enang suma a1

LAJU KOROSI RETAK TEGANG PADA BAJA KARBON

TORSI, Volume X, No.1, Januari 2012Pengaruh Tekanan Kerja Kompresor . (Enang Suma A.)

PENGARUH TEKANAN KERJA KOMPRESOR TERHADAP EFEK PENDINGINEnang Suma A.Jurusan Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI

Jl. Dr. Setabudhi 207 Bandung 40154

[email protected]

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh tekanan kerja kompresor terhadap efek pendingin atau pencapaian temperature pendinginan dan waktu pencapaian temperature pendingin, serta mendapatkan besar tekanan kompresor yang memberikan nilai koefesien performansi (COP) yang optimum. Penelitian ini menggunakan metoda eksperimen, Variasi tekanan kompresor ditinjau terhadap kinerja mesin refrigerasi dan suhu refrigerasi yang keluar dari kondensor. Hasil penelitian menunjukan (1) semakin besar tekanan suction kompresor maka semakin besar efek refrigerasi yang terjad tetapi temperature pendingin (temperatur evaporator) yang dihasilkan semakin rendah; (2). waktu yang dibutuhkan untuk mencapai temperature pendinginan rata-rata sama untuk masing-masing tekanan dan temperature pendingina; dan (3) Pada tekanan suction 1,4 bar menghasilkan COP 4,15. Kata kunci : tekanan, kompresor, pendinging, COP

ABSTRACTThis study aims to determine the effect of work pressure compressor of the refrigeration effect or cooling temperature and time of achievement of achievement of air temperature, as well as a large compressor pressure coefficient which gives the value of performance (COP) is optimum. This research uses experimental methods, the pressure variation is reviewed against the performance of the engine compressor refrigeration and refrigeration temperatures are out of the condenser. The results showed (1) the larger the compressor suction pressure, the greater the effect of refrigeration but refrigeration temperature (evaporator temperature) produced lower, (2). the time required to achieve an average cooling temperature equal to each refrigeration pressure and temperature, and (3) The suction pressure of 1.4 bar produce COP 4.15.

Key words: pressure, compressor, refrigeration, COPPENDAHULUAN

Dewasa ini pertumbuhan produksi makanan dan minuman semakin meningkat. Hal ini dapat dilihat dari beraneka ragamnya jenis makanan dan minuman yang terdapat dipasar-pasar baik di plaza, swalayan, maupun dipasar tradisional. Peningkatan produksi ini juga memperlihatkan semakin meningkat pula aktivitas eksport dan import. Peningkatan pertumbuhan berbagai jenis makanan dan minuman ini diikuti juga dengan peningkatan pertumbuhan pemasaran bahan bakunya seperti; sayur-sayuran, buah-buahan, ikan, udang, daging, dan lain-lain.

Disebabkan jumlah yang begitu besar yang tidak mungkin habis dalam satu hari maupun didatangkan dari daerah/negara yang jauh dari kota Bandung, tentu makanan dan minuman tersebut tidak dapat bertahan dalam waktu lama jika tidak dilakukan pengawetan. Dari sekian banyak cara pengawetan, salah satu cara pengawetan dengan melalui system pendingin produk. Sistem pendinginan yang berkembang saat ini ada berbagai macam cara, antara lain dengan menggunakan es batu, dan mesin pendingin. Mesin pendingin yang umum digunakan adalah tipe kompresi uap dan absorbsi. Mesin pendingin atau disebut juga mesin refrigerasi dapat berupa lemari es pada rumah tangga, mesin pembeku (freezer) , pendingin sayur dan buah-buahan pada supermarket, mesin pembuat es krim, pembuat es balok, pembekuan ikan dan sebagainya. Peralatan ini mudah dijumpai mulai dari skala kecil pada rumah tangga hingga skala besar pada aplikasi komersial dan industri. Mesin pendingin kompresi uap (yang menjadi objek penelitian) di industri umumnya dioperasikan di bawah tekanan spesipik (normal) kompresor yang telah ditetapkan. Hal ini menjaga agar kompresor mesin pendingin dapat bertahan lama (use time panjang). Namun, kompresor yang selalu dioperasikan pada tekanan di bawah normal apakah tidak menurunkan kinerja mesin pendingin tersebut. Jika tetap dioperasikan dibawah tekanan normal, berapa interval (range) tekanan operasi mesin agar tetap menghasilkan kinerja yang bagus. Sehubungan dengan latar belakang di atas, penelitian ini mengkaji tentang pengaruh tekanan kerja kompresor terhadap kinerja mesin pendingin. Penentuan tekanan ini berhubungan langsung dengan jumlah refrigerant (zat pendingin) yang dimasukan ke system. Dengan demikian akan diperoleh juga penghematan energy pada penggunaan mesin refrigerasi kompresi uap.

KAJIAN TEORIMenurut Harris (1974), referigerasi adalah proses pengambilan kalor atau panas dari suatu benda atau ruang untuk menurunkan temperaturnya. Kalor adalah salah satu bentuk energy, sehingga mengambil kalor pada suatu benda ekivalen dengan mengambil sebagaian energy dari molekul-molekulnya.

A. Sikslus Refrigerasi

Pada system refrigerasi, refrigerant atau pluida kerja akan mengalami kompresi, kondensasi, ekpansi dan evaporasi, siklus refrigerasi sederhana dapat dijelaskan seperti pada gambar 1 sebagai berikut:

Gambar 1. Siklus refrigerasi sederhana Dengan bantuan diagram tekanan entalpby (pressure-entbalpy diagram) ASHRAE (1997) , atau sering disingkat dengan p-h diagram (Gambar 2), perubahan temperature, tekanan, entalpby, dan entropby, refrigerant pada sikluas dapat dijelaskan dengan lebih mudah.

Gambar 2 Contoh diagram tekanan -entalpi untuk refrigerant 22 (R 22)

B. Kinerja system Refrigerasi

Kinerja dari suatu system refrigerasi seperti yang terlihat pada Gambar 2 dapat ditentukan dari besaran-besaran efek refrigerasi atau efek pendingin (refrigerating effect), kerja kompresi (work of compression), beat rejection pada kondesor, dan keoefisiean kinerja (coefficient of performance, COP).

Efek refrigerasi dapat ditentukan dengan menghitung selisih dari entalpi refrigerant keluar dan masuk evaporator. Pada plot diagram tekanan entalpby.

Efek refrigerasi dihitung dengan:

q E = h1 h4

(1)Keterangan :

qE =Efek refrigerasi, [Kj/kg] atau [Btu/lb]

h1 = Entalpby refrigerant keluaran evaporator, [kJ/kg] atau [Btu/lb] h4 = Entalpby refrigerant masuk evaporator, [Kj/kg] atau [Btu/lb]

Pada proses kompresi, entalpi refrigerant akan mengalami kenaikan akibat energy yang ditambahkan oleh kompresor kepada refrigerant. Besarnya kenaikan energy refrigerant akan sebanding dengan kerja kompresor yang dinyatakan dengan rumus:

W = h1 h4

(2)Keterangan :

W = Kerja kompresor, [kJ/kg] atau [Btu/lb]

h2 = Entalpby refrigerant keluar kompresor, [kJ/kg] atau [Btu/lb]

h1 = Entalpby refrigerant masukan kompresor, [kJ/kg] atau [Btu/lb]

Perbandingan antara, besarnya kalor dari lingkungan yang dapat diambil oleh evaporator dengan kerja kompresor yang harus diberikan disebut sebagai koefisien kinerja (coefficient performance, COP)

(3)Dengan formula di atas, besar COP selalu lebih besar daripada satu. Pembuangan kalor (beat rejection) pada kondesor sebanding dengan panjang garis proses pada kondensor, yakni garis mendatar bagian atas pada plot siklus pada diagram tekanan entalpby.

Pembuangan kalor kondesor dinyatakan dengan qc = h2 h3

Karena h2 h3 = (h2 h1) + (h1 h4) maka qc = w + qE atau

dengan kata lain qc = w = qePembuangan panas kondensor = kerja kompresor + efek refrigerasi. Laju aliran massa pada system refrigerasi dalam satuan kg/s dapat ditentukan dengan mengukur daya kompresor atau kapasitas kompresor W (dengan terlebih dahulu mengetahui arus dan tekanan) dan membaginya dengan kerja kompresor w, atau:

M =

(4)dengan demikian dapat dihitung kapasitas pendingin atau kapasitas evaporator :

QE = m qE

(5)dengan cara yang sama, kapasitas kondensor dapat dihitung dengan rumus :

Qc = m qc

(6) Di samping kinerja mesin refrigerasi ditentukan oleh efek pendinginan, kerja kompresi, pembuangan panas pada kondensor dan koefesien kinerja (COP) , juga ditentukan oleh lamanya waktu yang dibutuhkan untuk pencapaian temperature pendinginan (temperatur evaporasi).

Semakin lama waktu pencapaian evaporator yang diinginkan berarti semakin besar kerja kompresor untuk mencapai tersebut sehingga ini dapat mempengaruhi kinerja pendingin (COP)nya

Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Konsentrasi Teknik Refragerasi dan Tata Udara FPTK UPI dengan menggunakan mesin refrigerasi (mesin pendingin), serta pengolahan data mempergunakan program computer.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metoda eksperimen, Untuk mendapatkan kinerja mesin refrigerasi dilakukan dengan memvariasikan tekanan kompresor. Variasi tekanan kompresor ditinjau terhadap kinerja mesin refrigerasi dan suhu refrigerasi yang keluar dari kondensor.

Bahan dan alata. Bahan

Bahan penelitian yang dibutuhkan berupa cairan Refrigerant R22

b. Alat

Alat yang dipergunakan dalam penelitian ini terdiri atas:

1. Satu unit mesin Refrigerasi kompresi uap.

2. Pompa vacuum

3. Pressure gauge untuk mengukur perbedaan tekanan

4. Termokopel tipe K untuk mengukur temperature.

5. Tang Amper.

6. Avometer

7. Obeng + 8. Tang Jepit.

Gambar 3. Foto unit mesin Refrigerasi kompresi uap.

Pengujian dan Tahapan Pengambilan Data

Adapun tahapan pengujian dan pengambilan data sebagai berikut:

1. Buka katup manual pada jalur pipa kapiler dan tutup katup manual pada jalur TXV

2. Isi refrigerasi R 22 sesuai dengan tekanan kompresi yang diatur. Untuk pengisian pertama kali, sebelumnya dilakukan pemvacuman system dengan menggunakan pompa vacuum.3. Berikan satu daya listrik dengan menghubungkan kabel power pada stop kontak yang tersedia.

4. Posisikan swict dan MBC pada posisi ON.

5. Jalankan/hidupkan system refrigerasi dengan menekan tobol ON pada panel.

6. Amati dan catat besaran-besaran arus pada panel, tegangan, arus kompresor, tekanan suction dan discbarge, temperature suction, temperature discbarge, temperature kondensor, temperature liquid line, dan temperature keluaran alat ekspansi.

7. Amati juga perubahan yang terjadi pada alat peraga secara visual, dan

8. Ulangi langkah pengamatan dan pencatatan.

Hasil data yang diperoleh dalam penelitian diterapkan kebeberapa persamaan atau rumus seperti yang tercantum dalam tinjauan pustaka di atas. Dan hasil tersebut kemudian ditabelkan dan diplot dalam bentuk grafik.

Tabel 1. Spesifikasi Teknis

ParameterDimensi

Temperatur Evoporators.d. -10 C

KompresorReciprocating, bermetik hp

KondensorFinned tube

Filter dryerVolume 0,12 L

ThermostatRange -30 oC 1

Tekanan discharge0 s.d. 12 bar

Tekanan Suction0,4 s.d. 2 bar

Analisa data dilakukan dengan menggunakan perhitungan pemakaian rumus-rumus mesin-mesin pendingin. Dalam analisa data penelitian ini untuk temperatur evaporator berpatokan pada tekanan evaporator yang terlihat pada alat ukur sehingga dengan diperoleh temperature seharusnya yang nilai lebih rendah dari temperature terukur pada alat ukur. Hal ini disebabkan karena alat sensor temperatur evaporator ditempatkan pada bagian luar pipa evaporator (tidak langsung menyentuh refrigerant dalam evaporator) sehingga pengukuran dipengaruhi oleh temperature lingkungan.

HASIL PENELITIAN

Dari penelitian terhadap unit mesin pendingin di Laboratorium Teknik Refrigerasi dan Tata Udara diperoleh pada table dan diagram berikut ini:

Tabel 2: Data Hasil Pengujian Untuk Tekanan Isap.

NoBesaranSatuanP Suction (bar)

1,41,71,81,92,0

1ArusAmper1,481,531,571,561,54

2TeganganVolt220220220220220

3Tekanan Discharge

Kompresor P1Bar11,412,112,412,111,7

4Temperatur suction

Kompresor T10C515172020

5Temperatur discharge

Kompresor T20C6855525555

6Temperatur keluar kondensor T30C2525252626

7 Temperatur masuk

Evaporator T40C-9781114

8Temperatur keluar evaporator T50C-1867810

Dari hasil pengeplotan data 1 pada diagram p-h diperoleh:

h1 = 396 kJ/kg

h2 = 436 kJ/kg

h3 = h4 = 230 kJ/kg

Efek refrigerasi

qE = h1 h4 = 396 230 = 166 kJ/kg

Gambar 4. Pengeplotan data 1 pada diagram p-h

Kerja Kompresor

w = h2 h1 = 436 396 = 40 kJ/kg

Coefficient of Performance (COP)

Kalor yang dibuang di kondenser

qc = qE + w = 166 + 40 = 206 kJ/kg

Daya kompresor (W)

W = V x I = 220 x 1,48 = 325,6 W = 0,327 kW

Laju aliran massa (kg/s)

Kapasitas Evaporator (QE)

QE = m x qE = 0,0082 x 166 = 1,36 kW

Kapasitas Kondenser (Qc)

Qc = m x qc = 0,0082 x 206 = 1,69 Kw

Dari hasil pengeplotan data ke-2 pada diagram p-h diperoleh:

h1 = 398 kJ/kg

h2 = 440 kJ/kg

h3 = h4 = 239 kJ/kg

Efek refrigerasi

qE = h1 h4 = 398 239 = 159 kJ/kg

Kerja Kompresor

w = h2 h1 = 440 398 = 42 kJ/kg



qc = qE + w = 159 + 42 = 201 kJ/kg

Daya kompresor (W)

W = V x I = 220 x 1,53 = 336,6 W = 0,337 kW



QE = m x qE = 0,008 x 159 = 1,27 kW


Qc = m x qc = 0,008 x 201 = 1,61 kW


h1 = 398 kJ/kg

h2 = 438 kJ/kg

h3 = h4 = 240 kJ/kg

Efek refrigerasi

qE = h1 h4 = 398 240 = 158 kJ/kg

Kerja Kompresor

w = h2 h1 = 438 398 = 40 kJ/kg



qC = qE + w = 158 + 40 = 198 kJ/kg

Daya kompresor (W)

W = V x I = 220 x 1,57 = 345,4 W = 0,345 kW



QE = m x qE = 0,00864 x 158 = 1,36 kW

Kapasitas Kondenser (QC)

Qc = m x qc = 0,00864 x 198 = 1,71 kW


h1 = 398 kJ/kg

h2 = 439 kJ/kg

h3 = h4 = 238 kJ/kg

Efek refrigerasi

qE = h1 h4 = 398 238 = 160 kJ/kg

Kerja Kompresor

w = h2 h1 = 439 398 = 41 kJ/kg



qc = qE + w = 160 + 41 = 201 kJ/kg

Daya kompresor (W)

W = V x I = 220 x 1,56 = 343,2 W = 0,3432 kW



QE = m x qE = 0,00837 x 160 = 1,34 kW


Qc = m x qc = 0,00837 x 201 = 1,68 kW


h1 = 399 kJ/kg

h2 = 440 kJ/kg

h3 = h4 = 245 kJ/kg

Efek refrigerasi

qE = h1 h4 = 399 245 = 154 kJ/kg

Kerja Kompresor

w = h2 h1 = 440 399 = 41 kJ/kg



qc = qE + w = 154 + 41 = 195 kJ/kg

Daya kompresor (W)

W = V x I = 220 x 1,54 = 338,8 W = 0,3388 kW



QE = m x qE = 0,00826 x 154 = 1,27 kW


Qc = m x qc = 0,00826 x 195 = 1,61 kW

KESIMPULAN Dari penjelasan analisa data di atas dapat disimpulkan bahwa:

1. Semakin besar tekanan suction kompresor maka semakin besar efek refrigerasi yang terjadi.

2. Pada tekanan suction 1,4 bar meskipun diperoleh temperature evaporator yang sangat rendah ( - 18C ) menghasilkan COP ^ 4,15 Hal ini menunjukan system bagus karena performansi yang bagus jika COP bernilai 3 4,5.

3. Dengan mempertimbangkan efek pendinginan, temperature yang dicapai dan nilai COP maka kerja system yang terbaik adalah pada tekanan suction kompresor 1,4 bar atau sebagai acuan umum tekanan isap kompresor yang menghasilkan kinerja yang optimal adalah pada tekanan 70% dari tekanan isap maksimum pada spesifikasi unit kompresor.

4. Semakin besar tekanan suction kompresor, temperature pendingin (temperatur evapora-tor) yang dihasilkan semakin rendah.

5. Peningkatan tekanan diikuti dengan peningkatan massa aliran refrigerant om, namun peningkatan om ini tidak selalu memberikan efek yang baik terhadap temperature yang diinginkan (karena temperature pendinginan (temperature evaporator semakin meningkat.

6. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai temperature pendinginan rata-rata untuk sama untuk masing-masing tekanan dan temperature pendinginan.Saran

Untuk mendapatkan data temperature yang akurat jika memungkinkan agar sensor temperature ditempatkan langsung menyentuh refrigerant pada alat mesin pendingin serta pembacaan alat ukurnya menggunakan program komputerisasi.

DAFTAR PUSTAKA

Carrier Air Conditioning Company. (1965). Hand Book of Air Conditioning System Design. New york:Mcgraw-Hill Book Company.

Dossat, R.J. (1961). Principles of Refrigeration. New York : John Wiley & Sons, Inc.

Harris, NC. (1974). Modern Air Conditioning (Third Edition). Japan: McGraw-Hill Book Company.Holman, J.P., 1994, Perpindahan kalor, Edisi keenam, Erlangga, Jakarta.

Lang, Paul. V. (1971). Principle of Air Conditioning. Bombay: D. B. Taraporevala Sons & Co. Private Ltd.

Moore, Dick. (2009). moorepage.net. [Online]. Tersedia : http://moorepage.net/heat loss.html. [4 Oktober 2011].Nugraha, D.I., Pradika, Y. dan Dwi, C.W. (2010). Staff.uny.ac.id. [Online]. Tersedia: http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/penelitian/Cerika%20Rismayanthi,%20S. Or./DEFINISI%20ASMA.pdf. [27 September 2011].

Parsons, R.A. (Eds) (1997). ASHRAE Handbook. Atlanta:American Society of Heating, Refrigerating and air conditioning Engineers, Inc.Pita. Edwar G. (1981), Principles of Air Conditioning, Second Indian, Bombay: D. B. Taraporevala Sons & Co. Private LTD.

Tanjung, Dudut. (2003). Library.usu.ac.id. [Online]. Tersedia : http://library.usu.ac.id/download/fk/keperawatan-dudut2.pdf. [27 September 2011].

2

4

3

1

High Pressure Side

Low Pressure Side

COMPRESSOR

EXPANSION VALVE

EVAPORATOR

CONDENSER

1211

enang suma a1

Documents