i
UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN
PANJANG PIPA KAPILER 150 CM
VARIASI LAJU ALIRAN AIR DINGIN
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin
Oleh
MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA
NIM 165214051
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF WATER CHILLER MACHINE
WITH 150 CM LONG CAPPILARY PIPE WITH
VARIATION OF COLD WATER RATE
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA
Student Number 165214051
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Solusi yang harus dilakukan untuk permasalahan panasnya suhu udara
lingkungan di wilayah Indonesia dapat diatasi dengan pembuatan suatu alat yang
bisa mendinginkan udara di dalam ruangan yang banyak sekaligus tetapi dengan
konsumsi energi listrik yang rendah Alat tersebut adalah mesin water chiller yang
dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara Tujuan dari penelitian ini adalah
(a) merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap (b) mengetahui
pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau karakteristik mesin water
chiller meliputi (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPaktual (6) efisiensi
(7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) (c) mengetahui suhu ruangan terendah yang
dapat dicapai mesin water chiller dengan berbagai laju aliran air dingin
Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Mesin water chiller yang bekerja dengan
siklus kompresi uap komponen utama siklus kompresi uapyang terdiri dari
kompresor berdaya frac34 PK kondensor dengan pendingin udara pipa kapiler dan
evaporator berjenis sirip Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada
penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar 0349 ls 0328 ls
dan 0280 ls
Dari hasil penelitian diperoleh (a) mesin water chiller dapat bekerja
dengan baik (b) unjuk kerja atau karakteristik yang dimiliki mesin water chiller
sebagai berikut (1) Qin tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller
sebesar 13271 kJkg terjadi pada variasi laju aliran dingin sebesar 0280 ls (2) Qout
tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 18136 kJkg terjadi
pada laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (3) Win tertinggi yang dapat dicapai
oleh mesin water chiller sebesar 4982 kJkg terjadi pada variasi laju aliran air
dingin sebesar 0349 ls (4) COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water
chiller sebesar 385 terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (5)
COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 273 terjadi
pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (6) efisiensi tertinggi yang dapat
dicapai oleh mesin water chiller sebesar 7081 terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0280 ls (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) yang dapat dicapai oleh mesin
water chiller sebesar 00090 kgs terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar
0280 ls (c) suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller 2073
pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0349 ls
Kata kunci Unjuk kerja water chiller laju aliran air siklus kompresi uap
refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air
temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that
can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The
tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of
this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air
conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of
the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller
machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)
efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a
water chiller machine can achieve with various cold water flow rates
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that
works with the vapor compression cycle the main component of the vapor
compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with
air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22
Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l
s 0328 l s and 0280 l s
From the research results obtained (a) the water chiller machine can work
well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as
follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is
13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest
Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a
cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a
water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate
of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine
of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest
COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a
variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be
achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of
0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller
machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls
(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation
of the cold water flow rate of 0349 ls
Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle
refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR TABEL xix
BAB I PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 3
13 Tujuan Penelitian 3
14 Batasan Pembuatan Alat 4
15 Manfaat Penelitian 6
16 Luaran Penelitian 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7
21 Dasar Teori 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
212 Siklus Kompersi Uap 8
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
dan Diagram T-s 9
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16
213 Psychrometric Chart 25
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 27
2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller
pada Psychrometric Chart 33
22 Tinjauan Pustaka 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39
31 Objek Penelitian 39
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40
322 Komponen Mesin 48
323 Alat Ukur 54
324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF WATER CHILLER MACHINE
WITH 150 CM LONG CAPPILARY PIPE WITH
VARIATION OF COLD WATER RATE
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA
Student Number 165214051
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Solusi yang harus dilakukan untuk permasalahan panasnya suhu udara
lingkungan di wilayah Indonesia dapat diatasi dengan pembuatan suatu alat yang
bisa mendinginkan udara di dalam ruangan yang banyak sekaligus tetapi dengan
konsumsi energi listrik yang rendah Alat tersebut adalah mesin water chiller yang
dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara Tujuan dari penelitian ini adalah
(a) merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap (b) mengetahui
pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau karakteristik mesin water
chiller meliputi (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPaktual (6) efisiensi
(7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) (c) mengetahui suhu ruangan terendah yang
dapat dicapai mesin water chiller dengan berbagai laju aliran air dingin
Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Mesin water chiller yang bekerja dengan
siklus kompresi uap komponen utama siklus kompresi uapyang terdiri dari
kompresor berdaya frac34 PK kondensor dengan pendingin udara pipa kapiler dan
evaporator berjenis sirip Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada
penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar 0349 ls 0328 ls
dan 0280 ls
Dari hasil penelitian diperoleh (a) mesin water chiller dapat bekerja
dengan baik (b) unjuk kerja atau karakteristik yang dimiliki mesin water chiller
sebagai berikut (1) Qin tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller
sebesar 13271 kJkg terjadi pada variasi laju aliran dingin sebesar 0280 ls (2) Qout
tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 18136 kJkg terjadi
pada laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (3) Win tertinggi yang dapat dicapai
oleh mesin water chiller sebesar 4982 kJkg terjadi pada variasi laju aliran air
dingin sebesar 0349 ls (4) COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water
chiller sebesar 385 terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (5)
COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 273 terjadi
pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (6) efisiensi tertinggi yang dapat
dicapai oleh mesin water chiller sebesar 7081 terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0280 ls (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) yang dapat dicapai oleh mesin
water chiller sebesar 00090 kgs terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar
0280 ls (c) suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller 2073
pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0349 ls
Kata kunci Unjuk kerja water chiller laju aliran air siklus kompresi uap
refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air
temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that
can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The
tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of
this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air
conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of
the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller
machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)
efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a
water chiller machine can achieve with various cold water flow rates
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that
works with the vapor compression cycle the main component of the vapor
compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with
air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22
Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l
s 0328 l s and 0280 l s
From the research results obtained (a) the water chiller machine can work
well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as
follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is
13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest
Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a
cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a
water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate
of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine
of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest
COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a
variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be
achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of
0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller
machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls
(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation
of the cold water flow rate of 0349 ls
Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle
refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR TABEL xix
BAB I PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 3
13 Tujuan Penelitian 3
14 Batasan Pembuatan Alat 4
15 Manfaat Penelitian 6
16 Luaran Penelitian 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7
21 Dasar Teori 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
212 Siklus Kompersi Uap 8
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
dan Diagram T-s 9
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16
213 Psychrometric Chart 25
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 27
2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller
pada Psychrometric Chart 33
22 Tinjauan Pustaka 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39
31 Objek Penelitian 39
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40
322 Komponen Mesin 48
323 Alat Ukur 54
324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Solusi yang harus dilakukan untuk permasalahan panasnya suhu udara
lingkungan di wilayah Indonesia dapat diatasi dengan pembuatan suatu alat yang
bisa mendinginkan udara di dalam ruangan yang banyak sekaligus tetapi dengan
konsumsi energi listrik yang rendah Alat tersebut adalah mesin water chiller yang
dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara Tujuan dari penelitian ini adalah
(a) merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap (b) mengetahui
pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau karakteristik mesin water
chiller meliputi (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPaktual (6) efisiensi
(7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) (c) mengetahui suhu ruangan terendah yang
dapat dicapai mesin water chiller dengan berbagai laju aliran air dingin
Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Mesin water chiller yang bekerja dengan
siklus kompresi uap komponen utama siklus kompresi uapyang terdiri dari
kompresor berdaya frac34 PK kondensor dengan pendingin udara pipa kapiler dan
evaporator berjenis sirip Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada
penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar 0349 ls 0328 ls
dan 0280 ls
Dari hasil penelitian diperoleh (a) mesin water chiller dapat bekerja
dengan baik (b) unjuk kerja atau karakteristik yang dimiliki mesin water chiller
sebagai berikut (1) Qin tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller
sebesar 13271 kJkg terjadi pada variasi laju aliran dingin sebesar 0280 ls (2) Qout
tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 18136 kJkg terjadi
pada laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (3) Win tertinggi yang dapat dicapai
oleh mesin water chiller sebesar 4982 kJkg terjadi pada variasi laju aliran air
dingin sebesar 0349 ls (4) COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water
chiller sebesar 385 terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (5)
COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 273 terjadi
pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (6) efisiensi tertinggi yang dapat
dicapai oleh mesin water chiller sebesar 7081 terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0280 ls (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) yang dapat dicapai oleh mesin
water chiller sebesar 00090 kgs terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar
0280 ls (c) suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller 2073
pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0349 ls
Kata kunci Unjuk kerja water chiller laju aliran air siklus kompresi uap
refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air
temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that
can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The
tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of
this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air
conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of
the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller
machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)
efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a
water chiller machine can achieve with various cold water flow rates
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that
works with the vapor compression cycle the main component of the vapor
compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with
air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22
Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l
s 0328 l s and 0280 l s
From the research results obtained (a) the water chiller machine can work
well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as
follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is
13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest
Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a
cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a
water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate
of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine
of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest
COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a
variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be
achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of
0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller
machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls
(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation
of the cold water flow rate of 0349 ls
Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle
refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR TABEL xix
BAB I PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 3
13 Tujuan Penelitian 3
14 Batasan Pembuatan Alat 4
15 Manfaat Penelitian 6
16 Luaran Penelitian 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7
21 Dasar Teori 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
212 Siklus Kompersi Uap 8
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
dan Diagram T-s 9
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16
213 Psychrometric Chart 25
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 27
2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller
pada Psychrometric Chart 33
22 Tinjauan Pustaka 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39
31 Objek Penelitian 39
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40
322 Komponen Mesin 48
323 Alat Ukur 54
324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air
temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that
can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The
tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of
this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air
conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of
the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller
machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)
efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a
water chiller machine can achieve with various cold water flow rates
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that
works with the vapor compression cycle the main component of the vapor
compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with
air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22
Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l
s 0328 l s and 0280 l s
From the research results obtained (a) the water chiller machine can work
well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as
follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is
13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest
Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a
cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a
water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate
of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine
of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest
COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a
variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be
achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of
0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller
machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls
(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation
of the cold water flow rate of 0349 ls
Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle
refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR TABEL xix
BAB I PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 3
13 Tujuan Penelitian 3
14 Batasan Pembuatan Alat 4
15 Manfaat Penelitian 6
16 Luaran Penelitian 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7
21 Dasar Teori 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
212 Siklus Kompersi Uap 8
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
dan Diagram T-s 9
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16
213 Psychrometric Chart 25
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 27
2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller
pada Psychrometric Chart 33
22 Tinjauan Pustaka 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39
31 Objek Penelitian 39
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40
322 Komponen Mesin 48
323 Alat Ukur 54
324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR TABEL xix
BAB I PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 3
13 Tujuan Penelitian 3
14 Batasan Pembuatan Alat 4
15 Manfaat Penelitian 6
16 Luaran Penelitian 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7
21 Dasar Teori 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
212 Siklus Kompersi Uap 8
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
dan Diagram T-s 9
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16
213 Psychrometric Chart 25
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 27
2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller
pada Psychrometric Chart 33
22 Tinjauan Pustaka 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39
31 Objek Penelitian 39
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40
322 Komponen Mesin 48
323 Alat Ukur 54
324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
212 Siklus Kompersi Uap 8
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
dan Diagram T-s 9
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16
213 Psychrometric Chart 25
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 27
2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller
pada Psychrometric Chart 33
22 Tinjauan Pustaka 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39
31 Objek Penelitian 39
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40
322 Komponen Mesin 48
323 Alat Ukur 54
324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
33 Alur Penelitian 62
34 Metode Penelitian 63
35 Variasi Penelitian 63
36 Skematik Pengambilan Data 63
37 Cara Pengambilan Data 66
38 Cara Pengolahan Data 67
39 Cara Melakukan Pembahasan 69
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69
BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70
41 Hasil Penelitian 70
42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74
421 Diagram P-h 74
422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76
423 Psychrometric Chart 81
43 Pembahasan 83
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin
Siklus Kompresi Uap 83
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu
Ruangan yang Dikondisikan 90
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92
51 Kesimpulan 92
52 Saran 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR PUSTAKA 94
LAMPIRAN 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10
Gambar 25 Kompresor Open Unit 17
Gambar 26 Kompresor Scroll 18
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19
Gambar 28 Kompresor Hermetik 19
Gambar 29 Natural Draught Condenser 20
Gambar 210 Force Drought Condenser 21
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22
Gambar 212 Evaporator Plat 22
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23
Gambar 214 Pipa Kapiler 23
Gambar 215 Kipas 24
Gambar 216 Filter Dryer 24
Gambar 217 Psychrometric Chart 25
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam
Pyschrometric chart 28
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30
Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30
Gambar 223 Proses Humidifying 31
Gambar 224 Proses Dehumidifying 31
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39
Gambar 32 Kayu dan Triplek 41
Gambar 33 Besi L 41
Gambar 34 Isolasi 42
Gambar 35 Pipa Tembaga 43
Gambar 36 Bak Air 43
Gambar 37 Refrigeran R-22 44
Gambar 38 Gergaji 44
Gambar 39 Meteran 45
Gambar 310 Palu 45
Gambar 311 Tube Expander 46
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46
Gambar 313 Tube Cutter 47
Gambar 314 Pompa Vakum 48
Gambar 315 Kompresor 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 316 Kondensor 50
Gambar 317 Evaporator 1 50
Gambar 318 Pipa Kapiler 51
Gambar 319 Evaporator 2 52
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55
Gambar 322 Hygrometer 56
Gambar 323 Stopwatch 56
Gambar 324 Pressure Gauge 57
Gambar 325 Tang Ampere 57
Gambar 326 Gelas Ukur 58
Gambar 327 Takometer 58
Gambar 328 Anemometer 59
Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk
Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada
Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi
Laju Aliran Air Dingin 87
Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 88
Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk
Variasi Laju Aliran Air Dingin 89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63
Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69
Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71
Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72
Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan
Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)
untuk Semua Variasi 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu
lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan
di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan
suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat
berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa
dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat
digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat
beraktifitas
Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam
ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin
pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang
meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin
pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran
sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal
dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral
dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah
kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara
Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer
dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang
biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya
mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan
yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water
chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator
(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri
hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu
mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water
chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan
dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian
besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon
yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian
penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran
sekundernya tidak membahayakan
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin
pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk
mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara
membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan
penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari
mesin water chiller tersebut dengan baik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
12 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan
untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi
uap
b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water
chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara
c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin
13 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah
a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem
pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap
b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau
karakteristik mesin water chiller meliputi
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qin)
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada
mesin water chiller (Qout)
3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
pada mesin water chiller (Win)
4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin
water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)
6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller
c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller
dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem
pengkondisian udara
14 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller
a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap
dengan sumber energi listrik
b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap
meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen
pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan
fluida yang akan didinginkan
c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus
kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22
e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler
054 mm dan dari bahan tembaga
f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip
g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara
sekitar
h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja
siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak
terjadi proses pemanasan lanjut
j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi
1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan
diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm
2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm
tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm
3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in
dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm
4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in
5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in
6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V
Freq 50Hz
7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter
8 Fluidamedia yang didinginkan air
k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm
l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash
masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka
m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar
0349 ls 0328 ls dan 0280 ls
n Pengkondisian udara menggunakan udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah
a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan
mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan
untuk mengkondisikan udara
b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water
chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat
c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang
lain
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller
yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller
tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur
tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan
siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi
uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin
Qout
Win
Qin
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai
pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)
pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC
Mesin Pendingin
Lingkungan bersuhu tinggi
Lingkungan bersuhu rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi
dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi
mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa
refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang
dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah
kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompersi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar
22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor
pipa kapiler dan evaporator
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
3
4
1
2
Qout
Qin
Win
Filter dryer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
P2
P1
3
1
2
4 1a
2a
3a
P
h h3= h4 h1 h2
Tek
anan
Entalpi
Win
Qin
Qout
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor
persatuan massa refrigeran
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan
lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3
1
2
4 1a
2a 3a
T
S
Qout
Win
Qin
Tem
per
atur
Entropi
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka
temperatur ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut
merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair
Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi
refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk
memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3
sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair
refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan
tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran
cair dan gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair
dan gas berubah menjadi gas jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga
berfungsi untuk menaikan COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran
massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk
pipa kapiler (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang
diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat
dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(kJkg)
Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal koefisien prestasi ideal
Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
Pada Persamaan (26)
COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap
COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
I arus listrik (A)
V tegangan listrik (Volt)
Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P daya kompresor (Jdet)
V tegangan listrik (Volt)
I arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter
a Kompresor
Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap
yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan
refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu
1 Kompresor Open Unit (open type compressor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros
engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung
poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar
refrigeran tidak bocor
Gambar 25 Kompresor Open Unit
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-
p346221aspx)
2 Kompresor Sentrifugal
Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya
sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik
ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari
saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh
aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah
kompresor sehingga tekanan akan bertambah
3 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors)
4 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
5 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx)
6 Kompresor Hermetik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor
Gambar 28 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
b Kondensor
Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang
berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk
merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk
membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor
selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan
media pendinginnya
1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai
media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)
Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a) Natural Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara
konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya
perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan
yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor
Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer
Gambar 29 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
b) Force Draught Condenser
Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara
konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti
kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split
Gambar 210 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-
air-cooled-condenser)
2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)
Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air
sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada
kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu
a) Wate Water System
Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk
media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan
dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung
dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi
b) Recirculating Water System
Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang
digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling
tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor
lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran
menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat
di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur
refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga
panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan
berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis
evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan
sirip jenis plat dan jenis pipa
Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
Gambar 212 Evaporator Plat
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-
bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa
(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)
d Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk
menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke
evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut
memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada
refrigeran menurun
Gambar 214 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
e Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi
Gambar 215 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
f Filter Dryer
Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring
kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini
bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada
pipa kapiler
Gambar 216 Filter dryer
(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu
Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter
udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature
(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan
(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar
215
Gambar 217 Psychrometric Chart
(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)
Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan
Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu
mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan
thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang
terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara
didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan
kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam
bentuk persentase
f Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran
udara dan uap air satuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu
satuan massa dengan satuan m3kg
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah
(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan
kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)
(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan
penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan
penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat
pada Gambar 216
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi
volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan
kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan
tergantung proses yang terjadi
Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan
Gambar 2 20 Proses Sensible Heating
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada
udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun
kelembapan relatif dan kelembapan spesifik
1 W1 = W2
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel
dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini
mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah
dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada
kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan
Gambar 222 Proses Sensible Cooling
2
1
2 1 W1 = W2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tdb1 = Tdb2
1
2
e Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan
uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan
terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan
spesifik
Gambar 223 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya
pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola
kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun
dan kelembapan spesifik
Gambar 224 Proses Dehumidifying
Tdb1 = Tdb2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan
kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan
kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif
tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering
Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan
penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi
temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering
Gambar 226 Proses Heating and Humidifying
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
adalah sebagai berikut
a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying)
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara
Keterangan pada Gambar 227
A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan
C kondisi udara campuran
D suhu pengembunan udara di evaporator 2
E suhu kerja evaporator 2
F kondisi udara keluar dari evaporator 2
Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara
yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi
di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara
dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur
pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan
kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible
cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling
Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal
menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan
temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan
kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap
pada nilai 100
d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi
pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi
kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur
bola kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
22 Tinjauan Pustaka
Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja
refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk
(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai
efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan
kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan
laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)
kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh
temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP
= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415
kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling
tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam
Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur
refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan
(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih
rendah
I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran
volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit
(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan
metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang
sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang
maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)
Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC
water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya
Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air
pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201
Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran
air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan
metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini
chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi
Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara
maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number
Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume
dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap
pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax
terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188
dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan
Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water
chiller
Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan
analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-
22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut
bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary
hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam
pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan
unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem
yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik
yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22
pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller
yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan
refrigeran R22
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap
karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan
oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik
siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah
dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan
Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah
dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan
berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan
botol dalam keadaan terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Keterangan Gambar 31
A Kompresor K Stop Kran 12 in
B Kondensor L Evaporator 2
C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan
D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2
E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik
F Bak Air P Kipas Udara Segar
G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1
H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2
I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)
J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)
32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta
komponen mesin
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
c Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
d Mur dan Baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
f Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 34 Isolasi
g Pipa Paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in
h Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
i Pipa Tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 35 Pipa Tembaga
(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)
j Bak Air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 36 Bak Air
k Refrigeran Sekunder (air)
Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh
evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan
pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
l Refrigeran Primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 37 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
m Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
Gambar 38 Gergaji
(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
n Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
Gambar 39 Meteran
(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-
5m-jm-r0405-orange)
o Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
Gambar 310 Palu
p Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 311 Tube Expander
(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding
dpB07HRPZG4V)
q Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang
terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk
mengelas
Gambar 312 Gas Las dan Alat Las
(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-
cook-gas)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
r Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan
Gambar 313 Tube Cutter
s Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
t Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
u Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat
v Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas
hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat
mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja
maksimal
Gambar 314 Pompa Vakum
(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)
w Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran
322 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28
A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315
menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap
Gambar 315 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 316 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan
tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa
yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator
yang di pergunakan dalam pendingin
Gambar 317 Evaporator 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 318 Pipa Kapiler
e Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal
6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan
berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di
pergunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 319 Evaporator 2
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan
dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4
digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
1 Kipas 1 (Q)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 18 cm
Tegangan 220 V
Daya 5 watt
2 Kipas 2 (R)
Jumlah sudu 5
Diameter sudu 40 cm
Tegangan 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Daya 30 watt
3 Kipas 3 (N)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 50 cm
Tegangan 220 V
Daya 60 watt
4 Kipas 4 (O)
Jumlah sudu 3
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 20 watt
5 Kipas 5 (P)
Jumlah sudu 7
Diameter sudu 12 cm
Tegangan 220 V
Daya 50 watt
g Pompa Air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320
menyajikan gambar pompa air (submersible pump)
Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)
323 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur
berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu
digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere
(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer
a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau
permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan
termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca
pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja
alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya
sehingga menimbulkan efek thermo-electric
Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui
temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola
kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola
basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur
bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk
mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air
Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat
diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat
dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat
mempergunakan Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 322 Hygrometer
c Stopwatch Digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller
Gambar 323 Stopwatch
(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)
d Pressure Gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu
tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator
(low pressure)
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
a b
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 324 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 500
bar -1 sd 35
e Tang Ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang
mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)
tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya
Gambar 325 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-
ampere)
Satuan Skala Pengukuran
psi -30 sd 800
bar -1 sd 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
f Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi
pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai
gelas terisi penuh menggunakan stopwatch
Gambar 326 Gelas Ukur
(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-
i66781871572519468)
g Takometer
Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda
yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas
udara segar
Gambar 327 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-
non-and-contact-type)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
h Anemometer
Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik
aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2
Gambar 328 Anemometer
(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-
anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)
324 Pembuatan Mesin Water Chiller
Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan
sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller
adalah
a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water
chiller
b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water
chiller
c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130
cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi
150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti
kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk
evaporator sendiri terletak didalam bak air
f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa
tembaga
g Pemasangan pressure gauge
h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air
(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara
segar
i Pemasangan pipa ndash pipa paralon
j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran
k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2
l Melapisi bak air dengan styrofoam
m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran
R-22
n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran
o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung
p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan
q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan
dikondisikandidinginkan
s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar
bekerja secara optimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
33 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329
Gambar 329 Skema alur penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls
(b) 0328 ls (c) 028 ls
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang
digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator
2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa
submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31
Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar
329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel
dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge
(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer
(h) stopwatch (i) anemometer
No Posisi kran Laju aliran air dingin
1 Tertutup 0349 ls
2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls
3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data
Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada
kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk
mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada
kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
37 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada
penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat
penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder
mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja
evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart
untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik
temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk
mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data
pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan
proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang
dilakukan pada penelitian ini adalah
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan
variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan
refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari
satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang
digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut
adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis
310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila
penelitian dikembangkan lebih lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus
kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air
dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat
meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik
yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)
temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu
evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang
dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah
menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini
dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk
pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi
untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama
sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari
pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan
data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter
sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-
masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada
di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor
sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas
udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
890
320
223
629
87
242
324
00
184
327
27
723
132
0
151
890
324
224
029
40
240
321
63
167
026
50
713
119
0
301
890
322
224
029
30
245
021
03
162
325
73
680
114
7
451
890
324
222
929
33
244
320
60
157
025
50
623
108
3
601
890
322
222
929
40
244
020
37
152
724
73
567
101
3
751
910
322
220
629
37
244
020
13
147
024
43
530
960
901
920
315
220
429
13
242
019
90
144
723
73
497
927
105
192
031
12
183
286
024
20
196
014
27
234
74
739
00
120
194
030
82
160
289
024
07
192
713
87
233
74
378
77
Rat
a-ra
ta1
900
319
221
429
26
242
720
73
155
124
97
583
104
6
TATB
Tab
el 4
1 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
349 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Wak
tuA
rus
Peva
pora
tor
Pkon
dens
orTC
TETF
Men
it(A
)M
PaM
PaTd
b A
()
Twb
A (
)
Tdb
B (
)Tw
b B
()
Tdb
C (
)Td
b E
()
Tdb
F (
)
01
900
313
214
828
47
247
725
60
213
727
70
717
140
7
151
880
315
217
128
20
245
721
83
157
025
60
663
122
7
301
860
313
217
128
40
243
320
83
152
725
20
600
117
7
451
870
308
217
128
50
244
720
43
147
024
37
550
111
7
601
900
308
219
928
63
243
320
27
144
324
17
510
108
0
751
850
311
216
728
40
244
319
97
140
324
07
480
106
0
901
880
308
214
828
53
244
719
60
139
023
43
460
104
3
105
189
030
82
144
278
724
80
193
713
77
232
04
5010
37
120
191
030
82
091
266
724
57
191
013
33
226
74
209
87
Rat
a-ra
ta1
880
310
215
728
19
245
320
78
151
724
49
539
112
6
TATB
Tab
el 4
2 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
328 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Wak
tuA
rus
Pev
apor
ator
Pko
nden
sor
TC
TE
TF
Men
it(A
)M
Pa
MP
aT
db A
(
)T
wb
A (
)
Tdb
B (
)
Tw
b B
(
)T
db C
(
)T
db E
(
)T
db F
(
)
01
970
297
204
527
17
248
026
17
233
327
43
713
193
0
151
960
304
207
727
13
247
022
50
184
025
83
640
162
7
301
970
306
207
927
13
246
721
90
176
725
40
560
154
3
451
960
306
207
727
20
245
021
37
170
724
07
490
146
3
601
970
301
206
827
13
248
020
83
114
023
83
437
144
0
751
980
297
205
626
77
245
720
40
163
323
23
407
137
3
902
000
297
202
026
47
247
320
07
160
322
87
380
134
3
105
201
029
72
040
267
724
77
198
315
97
226
03
7013
37
120
202
029
72
040
267
724
63
196
715
67
223
73
5313
10
Rat
a-ra
ta1
980
300
205
626
95
246
921
41
168
724
18
483
148
5
TA
TB
Tab
el 4
3 D
ata
Has
il R
ata-
rata
untu
k L
aju A
lira
n 0
280 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
42 Perhitungan dan Pengolahan Data
421 Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur
(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan
untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja
evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada
diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor
(Tkond) h1 h2 h3 dan h4
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi
laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113
MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut
berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu
kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579
Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water
chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh
dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju
aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant
(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149
kJkg dan h4 = 27149 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Pevap Pkond Tevap Tkond
MPa MPa
1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579
2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462
3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241
Variasi laju aliran air dinginNo
h1 h2 h3 h4
(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 27149 27149
2 0328 ls 39969 44895 26978 26978
3 0280 ls 39933 44798 26662 26662
Variasi laju aliran air dinginNo
Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air
Dingin sebesar 0349 ls
Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja
Kondensor Tkond
Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of
R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 27149 12852
2 0328 ls 39969 26978 12992
3 0280 ls 39933 26662 13271
No Variasi laju aliran air dingin
422 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari
kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual
COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari
mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju
aliran air dingin sebesar 0349 ls
1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45
diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui
besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4
= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg
= 12852 kJkg
Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46
Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 44983 27149 17834
2 0328 ls 44895 26978 17918
3 0280 ls 44798 26662 18136
No Variasi laju aliran air dingin
2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya
energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat
menggunakan Persamaan (22)
Qout = h2 -h3
= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg
= 17834 kJkg
Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47
Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi
3 Kerja kompresor (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa
nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya
kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1
= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg
= 4982 kJkg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
h1 h2 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 40001 44983 4982
2 0328 ls 39969 44895 4926
3 0280 ls 39933 44798 4865
No Variasi laju aliran air dingin
Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi
4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =
5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan
terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah
dengan menggunakan Persamaan (41)
K = ( + 273) (41)
Pada Persamaan (41)
K nilai suhu dalam satuan Kelvin
nilai suhu dalam satuan Celsius
Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
Tevap = - 1297
Tevap = (- 1297 + 273) K
Tevap = 26003 K
Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tevap Tkond
K K
1 0349 ls 26003 32879 378
2 0328 ls 25924 32762 379
3 0280 ls 25835 32541 385
No Variasi laju aliran air dingin COPideal
Tkond = 5579
Tkond = (5579 + 273) K
Tkond = 32879 K
Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (25)
COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)
= 26003 (32879 ndash 26003)
= 378
Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49
Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi
5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual = Qin Win
= (12852 4982)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Qin Win
(kJkg) (kJkg)
1 0349 ls 12852 4982 258
2 0328 ls 12992 4926 264
3 0280 ls 13271 4865 273
COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin
Efisiensi
1 0349 ls 258 378 6821
2 0328 ls 264 379 6957
3 0280 ls 273 385 7081
No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal
= 258
Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls
dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi
6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
η = (COPaktual COPideal) x 100
= (258 378) x 100
= 6821
Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280
ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
V I Win ṁ
Volt A (kJkg) (kgs)
1 0349 ls 220 190 4982 00084
2 0328 ls 220 188 4926 00084
3 0280 ls 220 198 4865 00090
No Variasi laju aliran air dingin
7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(27)
ṁ = 119881 times119868
119882 119894119899 times1000
= 220 times190
4982 times1000
= 00084 kgs
Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada
Tabel 412
Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua
Variasi
423 Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut
meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara
basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada
ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan
yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)
temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart
dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara
pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin
0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6
Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin
0349 ls
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik
E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara
keluar dari evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan
dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller
dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian
yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan
kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic
Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat
pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan
terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih
rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik
28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi
oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan
komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya
menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja
ideal kompresor dan kondensor
431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus
Kompresi Uap
Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus
kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls
0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja
pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49
Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh
evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air
dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran
dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari
Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada
air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar
Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada
udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar
Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin
0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin
0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat
pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari
Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin
tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)
ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor
Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win
untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls
dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls
dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan
karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa
yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor
(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga
berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin
maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan
meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja
kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut
sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan
Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai
COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal
sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai
COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin
0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal
dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari
Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual
tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual
sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan
nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju
aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual
dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja
kompresor (Win)
Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air
Dingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga
variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan
persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls
dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran
air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah
didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka
efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga
berdasarkan COPideal dan COPaktual
Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju
Aliran Air Dingin
Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa
refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada
laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan
nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran
massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang
dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor
(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus
listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa
refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan
arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju
aliran massa refrigeran
432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang
Dikondisikan
Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan
(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur
udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan
udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara
keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju
aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian
diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar
2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin
sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka
penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih
maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)
yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju
aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang
dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada
penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan
sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat
Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan
pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin
0280 ls
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai
paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081
terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi
yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls
c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar
2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls
52 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran
yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan
dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang
keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah
b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan
variasi refrigeran sekunder
c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk
mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan
refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2
d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal
sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru
e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
DAFTAR PUSTAKA
Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering
Approach 5th ed New York McGraw-Hill
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water
ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash
Vol 8 No 3
Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF
AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015
Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik
Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta tidak diterbitkan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik
dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang
Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15
Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-
mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan
Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-
teknoinarticleview8086
Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada
FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9
No 2 (Oktober 2007) 72-79
Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses
Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin
XIV (SNTTM XIV)
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan
Gambar L2 Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Gam
bar
L
3 D
iagra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
Gam
bar
L4
Dia
gra
m P
-h p
ada
Laj
u A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
Gam
bar
L5
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
03
28 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
Gam
bar
L6
Psy
chro
met
ric
Chart
pad
a L
aju A
lira
n A
ir D
ingin
02
80 l
s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI