laporan fenomena 2(reject)1

Laporan PraktikumFENOMENA DASAR MESIN

BAB I

TEORI DASAR

KESETIMBANGAN ENERGI DAN PERPINDAHAN PANAS

I.1 Keseimbangan energi kalor dalam komponen mesin pendingin

Dalam bab ini akan dibahas teori dasar mesin pendingin dan teori

kesetimbangan energi kalor pada alat penukar kalor yang digunakan dalam

percobaan yaitu kondensor dan evaporator.

I.1.1 Teori dasar mesin pendingin.

Komponen utama mesin pendingin ada 4 buah yaitu :

1. Kompressor

Didalam kompresor terjadi kerja yaitu proses penekanan

(Kompresi) gas refrigerant. Tekanan dan temperatur gas naik.

Proses yang terjadi dianggap adiabatis (tidak ada kalor yang masuk

Laboratorium Fenomena Dasar MesinSekolah Tinggi Teknik – PLN


maupun keluar dari sistem) dan isentropis (proses dengan entropy

tetap).

2. Kondensor

Didalam kondensor terjadi proses pengembunan (kondensasi)

dimana uap berubah phasenya menjadi cairan. Didalam kondensor

terjadi perpindahan kalor dari uap refrigerant keudara pendingin

yang dialirkan oleh fan. Proses kondensasi ini terjadi pada suhu dan

tekanan tetap.

3. Katub ekspansi

Didalam katub ekspansi terjadi proses Throttling yaitu proses

penurunan tekanan dimana entalpinya tidak berubah (tetap).

4. Evaporator

Didalam evaporator terjadi proses penguapan (evaporasi).

Cairan refrigerant berubah phase menjadi uap. Didalam evaporator

terjadi perpindahan panas dari udara yang dialirkan dengan fan

kecairan refrigerant.

I.1.2 Keseimbangan kalor dalam Kondensor

Fungsi kondensor adalah untuk mengembunkan uap refrigerant. Agar

terjadi pengembunan maka kalor yang dikandung refrigerant harus

dibuang. Pembuangan kalor dilakukan oleh udara pendingin yang

dialrkan oleh fan.Dalam proses penukaran kalor terjadi keseimbangan

kalor yaitu kalor yang dilepas oleh uap refrigerant harus sama dengan

kalor yang diterima oleh udara pendingin.

Keseimbangan ini dapat dijabarkan dengan rumus dasar sebagai berikut

:

Dimana :


Q R = Q Ud


QR adalah kalor yang dilepas oleh air uap refrigerant yang sedang

mengembun (kJ/jam)

QUd adalah kalor yang diterima oleh udara pendingin ( kJ/jam )

Selanjutnya :

dan

Dimana :

m R adalah laju alir air refrigerant ( kg / jam )

Q R adalah panas pengembunan refrigerant ( kJ/kg 0C )

m Ud adalah laju alir udara pendingin ( kg / jam )

C pUd adalah panas jenis udara pendingin ( kJ/kg 0C )

Δt Ud adalah selisih temperatur gas udara pendingin keluar dan

masuk cooling tower (0C)

I.1.3 Keseimbangan kalor dalam Evaporator

Didalam evaporator terjadi penukaran kalor dari media panas yaitu

dari udara yang dialirkan oleh fan kepada cairan refrigerant yang

sedang mengalami proses penguapan.

Dalam penukaran kalor tersebut terjadi keseimbangan yaitu kalor yang

dilepas oleh cairan refrigerant harus sama dengan kalor yang diterima

oleh udara pendingin.

Keseimbangan tersebut dapat dijabarkan dengan rumus dasar sebagai

berikut :

Dimana :

Q R adalah kalor yang diterima oleh cairan refrigerant ( kJ/jam)

Q Ud adalah kalor yang dilepas oleh udara yang dialirkan oleh fan

( kJ/jam )


Q R = m R . QR

Q Ud = M Ud . C pUd . Δt Ud

Q Ud = Q

R


Selanjutnya :

Dimana :

m R adalah laju alir cairan refrigerant ( kg / jam )

Q R adalah panas penguapan refrigerant ( kJ/kg 0C )

m Ud adalah laju alir udara ( kg / jam )

C pUd adalah panas jenis udara ( kJ/kg 0C )

Δt Ud adalah selisih temperatur udara keluar dan masuk evaporator

(0C)

I.2 Teori dasar Perpindahan panas pada Heat Exchanger.

Dalam bab ini akan dibahas teori perpindahan kalor pada alat penukar

kalor (heat exchanger) yang digunakan dalam percobaan yaitu kondensor

dan evaporator.

Perpindahan panas pada dasarnya ada 3 macam yaitu :

a) Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi dalam bentuk

perambatan panas pada benda padat.

b) Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dalam aliran

benda cair maupun gas dari satu lokasi kelokasi lainnya

c) Radiasi

Radiasi adalah perambatan panas tanpa medium perantara atau

secara pancaran

Pada kedua peralatan penukar kalor diatas ketiga jenis

perpindahan panas terjadi secara bersamaan

Rumus dasar perpindahan panas yang digunakan adalah


Q R = m R . QR

Q Ud = M Ud . C pUd . Δt Ud

Q = A U Δt


Dimana :

Q adalah kalor yang dipindahkan ( kJ/jam )

A adalah luas bidang perpindahan panas ( cm 2 )

U adalah koeffisien perpindahan panas bahan ( kJ/cm2 0 C jam )

Δt adalah selisih temperatur antara media panas dan dingin ( 0 C

)

Dalam praktek U yang digunakan adalah untuk kombinasi

konduksi, konveksi dan radiasi. Sedangkan perbedaan temperatur Δt

yang digunakan adalah Δt m ( Perbedaan temperatur rata - rata

logaritmis ).

I.2.1 Perbedaan temperatur rata-rata logaritmis

Pembahasan dibawah ini adalah mengenai Perbedaan temperatur

rata rata logaritmis untuk kedua alat tersebut diatas yaitu kondensor

dan evaporator.

I.2.1A. Kondensor

Dalam kondensor terjadi perpindahan panas antara 2 media yaitu

udara dan refrigerant. Refrigerant didalam kondensor mengalami

perubahan phase dari uap menjadi phase cair.

Perpindahan panas terjadi dari uap refrigerant keudara. Temperatur

refrigerant dianggap tetap karena mengalami perubahan phase.

Sedangkan temperatur udara naik karena menerima kalor

pengembunan dari refrigerant. Diagram temperatur dan luas laluan

dapat digambarkan sebagai berikut :



Dimana :

Temperatur udara masuk t UI

Temperatur udara keluar t UO

Temperatur uap refrigerant sama dengan temperatur embun

refrigerant T R

Aliran dianggap paralel flow, maka Perbedaan temperatur rata

rata logaritmis adalah :

I.2.1B . Evaporator

Dalam evaporator terjadi perpindahan panas antara media

yaitu udara dan refrigerant. Refrigerant didalam evaporator

mengalami perubahan phase dari cair menjadi phase uap.

Perpindahan panas terjadi dari udara ke refrigerant cair.

Temperatur refrigerant dianggap tetap karena mengalami perubahan

phase. Sedangkan temperatur udara turun karena memberikan kalor

penguapan kepada refrigerant. Diagram temperatur dan luas laluan

dapat digambarkan sebagai berikut :



Dimana :

Temperatur cairan refrigerant masuk sama dengan

temperatur uap refrigerant keluar T R

Temperatur udara masuk t UI

Temperatur udara keluar t UO

Bila aliran dianggap counter flow, maka

I.2.2 Jumlah kalor perpindahan panas

Total panas yang dipindahkan dari kondensor keluar dan dari luar

keevaporator dapat dihitung dengan rumus dasar sebagai berikut :

Dimana Q adalah total yang dipindahkan

I.3 Cycle thermodinamika mesin pendingin

Cycle thermodinamika pada mesin pendingin teoritis dapat

digambarkan sebagai berikut :


Q = A U ∆t m


Proses proses yang ada dalam cycle tersebut adalah :

a. Proses 3-4

Proses kompresi uap refrigerant didalam kompresor yang

berlangsung secara isentropis dan adiabatis. Dalam proses ini

ada kerja W yang masuk dalam sistem sebesar W = h 4 – h 3

Uap refrigerant setelah akhir proses kompresi mengalami

kenaikan suhu dan tekanan.

b. Proses 4-1

Proses kondensasi uap refrigerant didalam kondensor. Dalam

proses ini terjadi pembuangan kalor Q 2 dari sistem melalui

media pendingin ( air atau udara ).

Uap refrigerant berubah menjadi cairan. Proses berlangsung

pada suhu dan tekanan tetap.

c. Proses 1-2

Proses Throttling yaitu proses penurunan tekanan refrigerant

pada entalpi tetap. Proses ini terjadi dala katub ekspansi. Tidak

ada panas atau kerja yang masuk atau keluar sistem.

d. Proses 2-3

Proses evaporasi cairan refrigerant yang terjadi di evaporator.

Dalam proses ini terjadi pemasukan kalor Q 1 kedalam sistem

yang diambil dari sekitarnya. Cairan refrigerant berubah

menjadi uap. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap.

Dari keseluruhan proses terjadi keseimbangan enersi yaitu Q 2 = Q 1 + W



BAB II

TEORI DASAR

KERUGIAN TEKANAN DALAM SALURAN TERTUTUP

Semua fluida yang mengalir didalam suatu sistim dipengaruhi oleh

hukum kekekalan energi. Hukum tersebut dijabarkan sebagai berikut :

II.1 Persamaan Energi Yang Diaplikasikan Ke Aliran Fluida

II.1. A. Kerugian tekanan tanpa gesekan

Hukum kelestarian massa dan energi ( keadaan steady )

ditunjukkan dalam bentuk keseimbangan energi mekanik yang

dikenal dengan persamaan Bernoulli :

berbagai variabel pada persamaan diatas yang ada tanda 1 dan 2

menunjukkan lokasi 1 dan lokasi 2 didalam sistim :

P = tekanan, lbf / ft2 ( N / m2 ).

v = volume spesifik, ft3 / lbm ( m3 / kg ).

Z = elevasi, ft ( m ).

V = kecepatan fluida, ft / s ( m / s ).



Persamaan diatas digunakan untuk menghitung kecepatan,

tekanan aliran. Contohnya tabung venturi, nozel fluida, dan berbagai

macam orifis. Juga tabung pitot yang mengukur aliran dapat

digunakan untuk membandingkan total head, Pv+Z +(V2/2gc), hingga

tinggi statis ( static head ), Pv + Z, pada titik tertentu didalam saluran

fluida.

Untuk menghitung besarnya kecepatan aliran fluida

kompresibel yang melewati nozel digunakan persamaan sebagai

berikut :

dimana :

V2 = kecepatan aliran diujung, ft / s ( m / s )

gc = 32.17 lbm ft / lbf s2

H2 = entalpi aliran diujung, Btu / lb ( J / kg )

H1 = entalpi aliran bagian masuk, Btu / lb ( J / kg )

J = besaran mekanik untuk panas

= 778.26 ft-lbf / Btu ( 1 Nm / J ).

C = 223.8 Btu / lb x ft / s ( 1.414 J / kg x m / s )



Persamaan ini digunakan untuk menghitung kecepatan fluida

dalam kondisi adiabatis ( tanpa perpindahan panas keluar atau

masuk sistem ), steady state, tanpa ada kerja ( tanpa gesekan ),

kondisi irreversibel, dan tanpa perubahan tinggi permukaan.

II.1. B. Kerugian tekanan karena gesekan fluida.

Berkurangnya tekanan dapat terjadi pada aliran bila terdapat

perubahan penampang dan ketinggian antara saluran masuk dan

keluarnya. Gesekkan antar fluida dan dinding, perpindahan panas ke

dan dari sekelilingnya juga mempengaruhi kerugian tekanan dan

kecepatan aliran fluida. Disaat fluida mengalir, difusi molekul

menyebabkan momentum bertukar tempat menyebabkan lapisan

fluida bergerak pada kecepatan yang berbeda.

Hasil keseluruhan untuk semua perubahan momentun inelastis

diperlihatkan dalam tegangan geser antara batas batas yang saling

berdekatan pada fluida. Bila fluida tertahan dalam salurannya, maka

tegangan akan dibebankan kedinding saluran. Untuk mengimbangi

tegangan geser yang tejadi pada dinding maka kenaikan tekanan

secara proporsional akan menjadi energi kinetik, V2 / 2gc

Keseimbangan gaya menjadi :

dimana :

D = diameter tabung atau diameter equivalent De, ft ( m )

De = 4 x ( luas aliran ) / ( parameter kebasahan ) untuk diameter

sirkulasi atau nonsirkulasi diameter, ft ( m ).

x = jarak pada arah alirannya, ft ( M )

w= tegangan geser pada dinding tabung, lb / ft2 ( N / m2 )



dengan menurunkan persamaan diatas untuk kenaikan tekanan

secara gradien ( dP / dx ) :

kenaikan tekanan berlangsung sepanjang saluran dapat

dinyatakan dengan bilangan kecepatan head, kerugian

disepanjang pipa sebanding dengan diameter suatu tabung.

Simbol f disebut faktor gesekkan dimana hubungan yang

mengikutinya pada tegangan geser pada dinding tabung

II.2 Bilangan Reynold ( Reynold Number )

Faktor gesekkan ( friction faktor ) f, telah diberikan dalam persamaan

sebelumnya, didefinisikan sebagai friksi pada fluida persatuan panjang

saluran fluida. Faktor gesekkan dibaca pada gambar sebagai fungsi

dari bilangan Reynolds, suatu besaran yang dipengaruhi oleh dimensi

pipa, kecepatan, densitas dan gaya viskositas. Bilangan Reynolds ( Re )

dapat ditulis :

dimana :

ρ = densitas, lb / ft3 ( kg / m2 )

v = volume spesifik, ft3 / lbm ( m3 / kg )

μ = viskositas absolut fluida, lbm / ft h ( kg / m.s )

V = kecepatan fluida, ft / h ( m / s )

G = kecepatan massa fluida, lb / h ft2 ( kg / m2 s )

De = equivqlensi diameter pada saluran, ft ( m ).



GAMBAR : Faktor Friksi / Bilangan Reynolds hubungan untuk

menentukan penurunan tekanan pada aliran fluida tertutup ( pipa dan

ducts )

Fluida yang mengalir didalam saluran tertutup, dengan viskositas

tertentu akan berkelakuan laminar pada kecepatan rendah dan

turbulen pada kecepatan tinggi. Beberapa percobaan yang telah

dilakukan untuk menurunkan tekanan akibat gesekkan fluida, dari

analisis yang telah diperoleh dari percobaan tersebut dan hukum hukum

yang digunakan, terlihat bahwa bilangan Reynolds dapat digunakan

untuk menggolongkan karakteristik model aliran. Hasil pengujian seperti

terlihat pada gambar, memperlihatkan bahwa aliran laminar akan

terjadi pada bilangan reynolds kurang dari 2000, turbulen terjadi pada

bilangan Reynold melebihi 4000.



II.3. Aliran laminar.

Karakteristik aliran laminar ialah pola aliran yang sejajar yang berlapis

lapis. Tidak terjadi percampuran antar aliran kecuali untuk difusi

molekul dari satu aliran ke yang lainnya. Terjadi sebuah batas yang tipis

antara fluida dan dinding dimana pada batas tersebut fluida

kecepatannya nol sebagai hasil gaya adhesi molekul.

II.4. Aliran turbulen.

Disaat turbulen, aliran berpola tidak paralel. Dalam masalah ini,

kondisi batas permukaaan tidak memiliki pengaruh terhadap kecepatan

gradien yang mendekati dinding, dimana aliran yang lewat dipengaruhi

oleh faktor gesekkan

Sistim perpipaan dan ducting mempunyai banyak valve dan fitting

pada pemipaan yang digunakan untuk transportasi fluida dengan jarak

yang jauh. Contoh adalah penggunaan pipa untuk mendistribusikan

uap disuatu pabrik atau saluran aliran gas/ minyak antar negara. Pada

beberapa instalasi pemipaan yang relatif pendek dapat pula mempunyai

valve dan fitting yang cukup banyak. Konsekuensinya adalah aliran

akan terhambat oleh valve, fitting tersebut.

II.5. Aliran yang melewati belokkan.

Kehilangan tekanan yang disebabkan oleh belokkan dalam

instalasi pemipaan dapat terjadi sebagai akibat gesekkan. Perhitungan

gesekan pada aliran dengan bilangan Reynolds dibawah 150.000.

berbeda dengan aliran untuk bilangan Reynolds diatas nilai tersebut.

Gesekkan sangat tergantung kepada perbandingan dimensi r / D

( perbandingan radius belokkan terhadap diameter dalam pipa ). Untuk

pipa komersial, karena permukaannya halus maka gesekan lebih kecil.



II.6. Instalasi Closed Circuit

Skema instalasi Closed Circuit dapat digambarkan sebagai berikut :

Keterangan Gambar :

P1 : Pompa No 1

P2 : Pompa No 2

V : Venturi

T : Tangki air

K1 s/d K4 : Katub

F : Flowmeter

M1 s/d M3 : Manometer

Operasi dari instalasi Closed Circuit sebagai berikut :

Air dari tangki dipompa oleh sepasang pompa P 1 dan P 2. Pengoperasian

pompa dapat dilakukan secara terpisah ( masing masing beroperasi

sendiri ) atau keduanya beroperasi bersama sama. Bila beroperasi

bersama dapat dilakukan secara seris .

Circuit tersebut dioperasikan secara tertutup. Dalam circuit tersebut

dipasang sebuah 15enture. Tekanan air diukur dengan manometer

sedangkan laju alir air diukur dengan flowmeter. Dengan mengukur

tekanan sebelum dan sesudah 15enture dan besarnya laju alir maka

dapat dihitung besarnya 15enture15 drop yang terjadi dalam 15enture.

Pengukuran dilaksanakan beberapa kali dengan pembukaan katub yang

berubah ubah mulai dari 25 % s/d 100 %.



BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM DAN DATA PENGAMATAN

Modul I: Kesetimbangan Energi dan Perpindahan Panas

1. Pelaksanaan praktikum kesetimbangan energi dan

perpindahan panas

Beberapa tahapan yang harus dilaksanakan dengan baik dan sesuai

aturan dalam percobaan ini.

Sebelum praktikum dimulai penjelasan dan petunjuk mengenai

pelaksanaan praktikum diberikan oleh asisten praktikum yang ditunjuk

.

Penjelasan /petunjuk yang diberikan mengenai antara lain :

Tujuan / pelaksanaan praktikum

Sistem instalasi dan cara kerja mesin pendingin secara umum

Sistem dan cara kerja peralatan kompresor, Kondensor,

Evaporator dan katub Ekspansi

Urutan pelaksanaan percobaan

Hal hal yang berhubungan dengan keamanan dan keselamatan

dalam percobaan.

Pengoperasian Mesin Pendingin dilaksanakan oleh asisten yang

ditunjuk

Selama pengoperasian asisten memberikan petunjuk mengenai

tempat dan cara membaca alat ukur yang harus dibaca selama

percobaan

Bila percobaan telah selesai dan mesin pendingin telah dimatikan praktikan dan

asisten membersihkan dan merapikan kembali semua peralatan seperti

semula.

2. Prosedur Pengujian Mesin Pendingin



2.A. Pembebanan Normal

Start mesin pendingin

Tunggu 15 menit agar kondisi stabil

Baca Thermometer dan manometer sebagai berikut:

1. suhu udara masuk evaporator

2. suhu udara keluar evaporator

3. suhu udara masuk kondensor

4. suhu udara keluar kondensor

5. tekanan masuk refrigerant di kompresor

6. tekanan keluar refrigerant di kondensor

7. ukur kecepatan udara dan temperaturnya dengan

manometer di sisi masuk dan keluar evaporator dan

kondensor.

2.B. Pembebanan Dengan Lampu

Nyalakan lampu

Tunggu 15 menit agar kondisi stabil

Ulagi pengukuran 1-7

Matikan mesin pendingin dengan menekan saklar

3. Data Hasil Pengamatan

a. Data suhu udara pendingin dan tekanan Refrigerant

Setelah mesin pendingin dijalankan sesuai prosedur ditunggu

sekurang-kurangnya 15 menit agar kondisinya stabil. Data diamati

dan dicatat dalam format dibawah ini :


N

o

Peralatan Data yang dicatat Ket

1. Evaporat

or

Suhu udara

masuk

28,3 Suhu udara

keluar

19,2 oC

2 Kondenso

r

Suhu udara

masuk

29,4 Suhu Udara

keluar

36,6 oC

3 Kompres

or

Tek. Ref.

masuk

70 Tek.Ref. keluar 250 Psi


Setelah selesai pencatatan dilakukan pembebanan

tambahan dengan cara menyalakan lampu pada sisi udara masuk

evaporator. Pencatatan serupa dilakukan setelah kondisi mesin

stabil yaitu kira kira 15 menit setelah penyalaan lampu. Data

kembali dicatat dengan form yang sama

b. Kapasitas fan udara evaporator dan fan kondensor.

Pencatatan dilakukan berdasarkan data pada name plate kedua fan :

No Peralatan Daya putara

n

Tekana

n

1 Fan

kondensor

2 Fan

evaporator



MODUL II: KERUGIAN TEKANAN DALAM SALURAN TERTUTUP

1. Prosedur Pengujian Close Circuit

Pelaksanaan praaktikum dilaksanakan dengan menggunakan instalasi

Closed Circuit yang ada di Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Jurusan

Teknik Mesin STT PLN.

Beberapa tahapan yang harus dilaksanakan dengan baik dan sesuai

aturan dalam percobaan

ini adalah :

Penjelasan dan petunjuk mengenai praktikum kepada Praktikan

dilaksanakan oleh asisten praktikum yang ditunjuk .

Penjelasan /petunjuk yang diberikan mengenai antara lain :

Tujuan / pelaksanaan praktikum

Sistem instalasi dan cara kerja Closed Circuit secara umum

Sistem dan cara kerja peralatan

o Urutan pelaksanaan kegiatan

Hal hal yang berhubungan dengan keamanan dan keselamatan dalam

percobaan.

Pengoperasian Closed Circuit dilaksanakan oleh asisten yang ditunjuk



Selama pengoperasian asisten memberikan petunjuk mengenai

tempat dan cara membaga alat ukur yang harus dibaca selama

percobaan

Bila percobaan telah selesai dan Closed Circuit telah dimatikan

praktikan dan asisten membersihkan dan merapikan kembali semua

peralatan seperti semula.

2. Prosedur Uji Pompa Individu

2.1. Kerja Individu Pompa P1

1. katup K2 dan K3 ditutup


3. tekan start pompa untuk menstart pompa P1

4. tunggu lima menit agar kondisi stabil

5. katup K1 ditutup penuh

6. baca dan catat tekanan di M1 dan M2, serta

flowmeter F

7. matikan pompa dengan menekan scalar pompa P1

2.2. Kerja Individu Pompa P2


2. katup K1 dibuka

3. tekan start pompa untuk menstart pompa P2



6. baca dan catat tekanan di M1 dan M2, serta

flowmeter F

7. matikan pompa dengan menakan skalar pompa P2

2.3. Prosedur Uji Pompa Paralel

1. buka penuh K1, K3 dan K4

2. tutup penuh katup K2

3. tekan start pompa untuk menstart pompa P1 dan P2





6. baca dan catat tekanan di M1, M2 dan M3, serta

Flowmeter F

7. atur pembukaan katup K3 dan K4 sampai 75%

8. tunggu lima menit sampai kondisi stabil

9. baca dan catat tekanan di M1, M2 dan M3, seta flow

meter F

10.ulangi proses diatas untuk pembukaan katup 50% dan

25%

11.matikan pompa dengan menekan skalar pompa P1 dan

P2

2.4. Prosedur Uji Pompa Seri

1. buka penuh K1 dan K2

2. tutup penuh katup K3 dan K4

3. tekan start pompa untuk menstart pompa P1 dan P2



6. baca dan catat tekanan di M1 dan M3, serta Flowmeter

F

7. atur pembukaan katup K2 sampai 75%

8. tunggu lima menit sampai kondisi stabil

9. baca dan catat tekanan di M1 dan M3, seta flow meter

F

10.ulangi proses diatas untuk pembukaan katup 50% dan

25%

11.matikan pompa dengan menekan skalar pompa P1 dan

P2

3. Data Hasil Pengamatan

Data pengamatan mengunakan formulir seperti yang tercantum

dibawah ini. Pencatatan dilakukan dalam 2 formulir yang sama

bentuknya. Formulir pertama untuk operasi pompa secara individu.

Sedangkan formulir kedua diisi untuk operasi pompa secara seri.



Pengoperasian operasi individu maupun seri dilakukan oleh asisten yang ditunjuk. Dalam pengisian dicatat beberapa data dalam variabel bukaan katub mulai dari 25 %, 50 %, 75 % dan 100 %.

Formulir pencatatan data operasi kerja individu dan seri Bukaan katub

Venturi Volume(m3)Saat start

Volume(m3)Saat stop

Waktu(detik)

Z2 - Z1P 1

( kg/cm2)

P 1

(kg/cm2)

P3

(kg/cm2)

100 %75 %50 %25 %Dalam perhitungan kecepatan air diperlukan dimensi pipa inlet dan outlet venturi, sehingga perlu diukur dan hasil pengukuran dichek dengan tabel standar pipa PVC.

BAB IV

PENGOLAHAN DATA HASIL PRAKTIKUM

IV.1 Data Kesetimbangan Energi Dan Perpindahan Panas

IV.1.1 Data Pengamatan hasil Praktikum Kesetimbangan Energi dan

Perpindahan Panas

Data praktikum untuk “Beban Normal”

No Peralatan Data yang dicatat ket



1. Evaporator Suhu udara

masuk

28,

3

Suhu udara

keluar

19,

2

°C

2. Kondensor Suhu udara

masuk

29,

4

Suhu udara

keluar

36,

6

°C

3. Kompresor Tek.Ref.masuk 70 Tek.Ref.keluar 250 Psi

Diketahui:

tekanan masuk Evaporator (Vin) = 2,5 m/s

tekanan keluar Evaporator (Vout) = 2,6 m/s

tekanan masuk Kondensor (Vin) = 4,1 m/s

tekanan keluar kondensor (Vout) = 3,2 m/s

Φ kipas evaporator = 19,5 cm

Φ kipas Condensor =26 cm

Φ pipa evaporator = 3/8”

Φ pipa Condensor = ¼”

Data praktikum untuk “Beban 15 Watt”

No Peralatan Data yang dicatat ket

1. Evaporator Suhu udara

massuk

27,

8

Suhu udara

keluar

20,

3

°C

2. Kondensor Suhu udara

masuk

29,

5

Suhu udara

keluar

36,

9

°C

3. Kompresor Tek.Ref. masuk 70 Tek.Ref. Keluar 250 Psi

Diketahui :

Evaporator : Vin = 2,6 m/s

Vout = 2,4 m/s

Condensor : Vin = 4,4 m/s

Vout = 2,9 m/s

III.1.2 Perhitungan Hasil Praktikum Kesetimbangan Energi dan Perpindahan

Panas

Perhitungan untuk “Beban Normal”

Diketahui:











Penyelesaian:

1. Nilai h1=h2, h3, h4 didapat dari hasil plot diagram Freon – 22

2. Nilai entalphy

h1 = h2 = 42,5

h3 = 102,5

h4 = 121,5

3. Perhitungan perubahan entalphy (h)

a. Δh Kompresor = h4 –h3

= 121,5 – 102,5

= 19 Btu/lb

b. Δh Kondensor = h4 – h1

= 121,5 – 42,5



= 79 Btu/lb

c. Δh Evaporator = h3 – h2

= 102,5 – 42,5

= 60 Btu/lb

4. a. kompresor

Wkomp = h4 –h3

m = 121,5 – 102,5

= 19 Btu/lb

b. Q2 = h4 – h1

m = 121,5 – 42,5

= 79 Btu/lb

c. Q2 = h3 – h2

m = 102,5 – 42,5

= 60 Btu/lb

5. A Cond = π (d)2

4= π (6,35 ×10-3 m) 2

4=31,66 × 10-3 m2

Maka,M Cond = A. Vin

= 31,66 × 10-3 m × 4,1= 129,8 × 10-3 m3/s

M Cond = A. Vout= 31,66 × 10-3 m × 3,2 = 101,31 × 10-3 m3/s

A evap = π (d)2

4= π . ( 9,5 × 10-3 m ) 2

4= 70,88 × 10-3 m2

Maka,M evap = A . V in

= 70,88 × 10-3 × 2,5= 177,2 × 10-3 m3/s

M evap = A . V out= 70,88 × 10-3 × 2,6= 184,28 × 10-3 m3/s

Perhitungan untuk “Beban 15 watt”



Diketahui:









Penyelesaian:

1. Nilai h1=h2, h3, h4 didapat dari hasil plot diagram Freon – 22

2. Nilai entalphy

h1 = h2 = 41

h3 = 108

h4 = 120

3. Perhitungan perubahan entalphy (h)

d. Δh Kompresor = h4 –h3

= 120 – 108



= 12 Btu/lb

e. Δh Kondensor = h4 – h1

= 120 - 41

= 79 Btu/lb

f. Δh Evaporator = h3 – h2

= 108 – 41

= 67 Btu/lb

4. a. kompresor

Wkomp = h4 –h3

m = 120 – 108

= 12 Btu/lb

b. Q2 = h4 – h1

m = 120 – 41

= 79 Btu/lb

c. Q2 = h3 – h2

m = 108 – 41

= 67 Btu/lb

5. A Cond = π (d)2

4= π (6,35 ×10-3 m) 2

4=31,66 × 10-3 m2

Maka,M Cond = A. Vin

= 31,66 × 10-3 m × 4,4= 139,3 × 10-3 m3/s

M Cond = A. Vout= 31,66 × 10-3 m × 2,9 = 91,81 × 10-3 m3/s

A evap = π (d)2

4= π . ( 9,5 × 10-3 m ) 2

4= 70,88 × 10-3 m2



Maka,M evap = A . V in

= 70,88 × 10-3 × 2,6= 184,28 × 10-3 m3/s

M evap = A . V out= 70,88 × 10-3 × 2,4= 170,11 × 10-3 m3/s

III.2 Data Kerugian Tekanan Dalam Saluran Tertutup

III.2.1 Data hasil Pengamatan Praktikum Kerugian Tekanan dalam Saluran

Tertutup

DATA PENGAMATAN CLOSE CIRCUIT

Uji Pompa 1

Bukaan

katup

Tekanan Volume

Masuk

pompa

Keluar

pompa

Venturi Flowmet

er

Start Stop



(%) CmHg ( kg/cm² ) ( m³ )

100 4 0,3 0,2 0,3 1372 1375

75 4 0,3 0,2 0,24 1377 1380

50 3 0,26 0,18 0,22 1381 1383

25 2,5 0,24 0,2 0,22 1384 1386

Uji Pompa 2

Bukaan

katup

Tekanan Volume

Masuk

pompa

Keluar

pompa

Venturi Flowmet

er

Start Stop

(%) CmHg ( kg/cm² ) ( m³ )

100 7 0,125 0,25 0,34 1354 1368

75 6 0,125 0,225 0,32 1359 1362

50 5 0 0,2 0,28 1363,5 1366

25 2,5 0 0,2 0,3 1367 1369

Uji seri

Bukaan

katup

Tekanan Volume

Masuk

pompa

Keluar

pompa

Venturi Flowmet

er

Start Stop

(%) CmHg ( kg/cm² ) ( m³ )

100 3 0,45 0,32 0,42 1320 1324

75 2 0,42 0,3 0,4 1326,5 1330



50 2 0,38 0,3 0,38 1331 1334,5

25 2 0,35 0,29 0,36 1335 1339

Uji Paralel

Bukaan

katup

Tekanan Volume

Masuk

pompa

Keluar pompa Venturi Flowmet

er

Start Stop

1 2

(%) CmHg ( kg/cm² ) ( m³ )

100 7 0,32 0,25 0,29 0,36 1341 1344

75 5 0,1 0 0,19 0,26 1346 1349

50 1 0,02 0 0 0,025 1350 1351

25 0,02 0,04 0 0 0,075 1351 1352,

5

III.2.2 Perhitungan Hasil Praktikum Kesetimbangan Energa dan Perpindahan

Panas

• Uji Pompa I

Dik = ρ = 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3

Π = 548 × 10-6 kg/msd = 4” = 0,1016 m2

Penyelesaian :

Bukaaan Katup 100%

Q = Volume Stop – Volume Start s

= 3 m 3 180 s

= 0,016 m3/s A = π (d)2



4 = 8,10 × 10-3 m2

V = Q A

= 0,016 m 3 /s 8,10 × 10 -3 m

= 1,975 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,

Re = VDρ μ

= 1,975 m/s × 0,0138 m 2 × 1000 kg/m 3 548 × 10 -6 kg/ ms

= 49735,4

Dari diagram moddy denganRe = 49735,4 F = 0,049

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ deq 2

= 0,049 7,85 m (1,975 m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,049 × 163,554 m × 1,95 (m/s) × 1000

= 15627,58N/m2



Bukaan Katup 75%


= 3m 3 = 0,016 m3/s 180s

A = π (d)2

4 π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,016 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,97 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,

Re = VDρ μ = 1,97 m/s × 0,1016 m 2 × 1000kg/m 3 548 × 10-6 kg/ms = 365240,87

Dari diagram moddy dengan

Re = 365240 didapat F = 0,036

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2



= 0,036 7,85 m (1,97m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,036 × 163,54 × 1,94 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 11421,63 N/m3

Bukaan Katup 50%


= 2m 3 = 0,01 m3/s 180s

A = π (d)2

4 π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,01 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,23 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,



Re = 228043 didapat F = 0,022



Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,022 7,85 m (1,23m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,022 × 163,54 × 0,75 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 2698,41 N/m3

Bukaan Katup 25%


= 2m 3 = 0,01 m3/s 180s

A = π (d)2

4 π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,01 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,23 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,





Re = 228043,79 didapat F = 0,022

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,022 7,85 m (1,23m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,036 × 163,54 × 0,75 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 2698,41 N/m3

• Uji Pompa II

Bukaaan Katup 100%


= 4 m 3 180 s

= 0,02 m3/s

A = π (d)2 4

= π (0,1016)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = Q A

= 0,02 m 3 /s 8,10 ×10-3 m2

= 2,46 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048



Maka,

Re = VDρ μ

= 2,46m/s × 0,1016 m 2 × 1000 kg/m 3 548 × 10 -6 kg/ ms

= 456087,59

Dari diagram moddy didapatRe = 456087 F = 0,045

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ deq 2

= 0,045 7,30 m (2,46 m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,043 × 152,08 m × 3,02 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 19749,1 N/m2

Bukaan Katup 75%


= 3m 3 = 0,016 m3/s 180sA = π (d)2

4 π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,016 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,97 m/s



Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,


Dari diagram moddy didapat

F = 0,036

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,036 7,85 m (1,97m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,036 × 152,08 × 1,94 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 11,42 N/m2

Bukaan Katup 50%


= 2,5m 3 = 0,013 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,013 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,6m/s



Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,

Re = VDρ μ = 1,6m/s × 0,1016 m 2 × 1000kg/m 3 548 × 10-6 kg/ms = 296642,33


F = 0,029

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,029 7,30 m (1,6m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,029 × 152,08 × 1,28 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 5645,2 N/m2

Bukaan Katup 25%


= 2m 3 = 0,01 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = QA



= 0,01 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,23 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,



F = 0,022

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,022 7,30 m (1,23m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,022 × 152,08 × 0,75 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 2509,32 N/m2

• Uji Pompa Seri

Bukaaan Katup 100%

Q = Volume Akhir – Volume Awal s

= 4 m 3 180 s

= 0,022 m3/s



A = π (d)2 4

= π (0,1016)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = Q A

= 0,022 m 3 /s 8,10 ×10-3 m2

= 2,71 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,

Re = VDρ μ

= 2,71 m/s × 0,1016 m 2 × 1000 kg/m 3 548 × 10 -6 kg/ ms

= 502437,95


F = 0,050

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ deq 2

= 0,050 9,7 m (2,71 m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2



= 0,050 × 202,08 m × 3,67 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 37081,68 N/m2

Bukaan Katup 75%


= 3,5m 3 = 0,019 m3/s 180s

A = π (d)2

4 π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,019 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 2,34 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048Maka,



F = 0,043

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,043 9,7 m (2,34m/s) 2 1000 kg/m3



0,048 2

= 0,043 × 202,08 × 2,73 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 23722,17 N/m2

Bukaan Katup 50%


= 3,5m 3 = 0,019 m3/s 180sA = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10 -3 m2

V = QA

= 0,019 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 2,34 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,



F = 0,043

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2



= 0,043 9,7 m (2,34m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,043 × 202,08 × 2,73 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 23722,17 N/m2

Bukaan Katup 25%


= 4m 3 = 0,022 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = QA

= 0,022 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 2,74 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,

Re = VDρ μ = 2,74 m/s × 0,1016 m 2 × 1000kg/m 3 548 × 10-6 kg/ms = 508000

Dari diagram moddy didapat F = 0,050



Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,050 9,7 m (2,74m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,050 × 202,08 × 3,75 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 37890 N/m2

• Uji Pompa Pararel

Bukaan Katup 100%


= 3m 3 = 0,016 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = QA

= 0,016 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,97 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,

Re = VDρ μ = 1,97 m/s × 0,1016 m 2 × 1000kg/m 3 548 × 10-6 kg/ms



= 365240,87


F = 0,036

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,036 10,10 m (1,97m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,036 × 210,41 × 1,94 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 14695,03 N/m2

Bukaan Katup 75%


= 3m 3 = 0,016 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = QA

= 0,016 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 1,97 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048



Maka,



F = 0,036

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,036 10,10 m (1,97m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,036 × 210,41 × 1,94 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 14695,03 N/m2

Bukaan Katup 50%


= 1m 3 = 0,005 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2

4 = 8,10 × 10-3 m2

V = QA

= 0,005 m 3 /s .



8,10 × 10-3 m2

= 0,61 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,



F = 0,011

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,011 10,10 m (0,61m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,011 × 210,41 × 0,18 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 416,61 N/m2

Bukaan Katup 25%Q = Volume Akhir – Volume Awal

s = 1,5m 3 = 0,008 m3/s 180s

A = π (d)2

4 = π (0,1016 m)2



4 = 8,10 × 10-3 m2

V = QA

= 0,008 m 3 /s . 8,10 × 10-3 m2

= 0,98 m/s

Deq = do . 2t → t = 0,0237 = 0,1016 × 2 (0,237) = 0,048

Maka,



F = 0,018

Sehingga,

ΔP = F L . V 2 . ρ Deq 2

= 0,018 10,10 m 0,98(m/s) 2 1000 kg/m3

0,048 2

= 0,018 × 210,41 × 0,48 (m/s)2 × 1000 kg/m3

= 1817,94 N/m2

III.3 Data Analisa Kesetimbagan Enegi Dan Perpindahan Panas

III.3.A Menganalisa cycle termodinamika mesin pendingin.

Dari data pengamatan kondensor, evaporator dan

kondensor dan dengan cara mengasumsikan bahwa cycle ideal

maka dapat digambarkan cycle termodinamika dari mesin

pendingin tersebut.

Dari cycle termodinamika tersebut selanjutnya dapat dicari :

Nilai kalor yang dibuang kondensor



Nilai kalor yang diserap evaporator

Nilai kerja kompresor

Jumlah laju alir refrigerant

Keseimbangan kalor dan energi diatas

III.3.B Keseimbangan kalor pada evaporator dan

kondensor

Selanjutnya dilakukan analisa/perhitungan perhitungan

seperti dibawah :

Dari jumlah kalor yang dihitung pada evaporator dan

kondensor maka dengan prinsip keseimbangan kalor dapat

dihitung jumlah kalor yang diserap udara dikondensor dan

jumlah kalor yang dibuang udara dalam evaporator.

Dari nilai kalor tersebut dapat dihitung berapa laju alir udara

baik dalam evaporator maupun kondensor.

Nilai tersebut dicheck dengan kapasitas fan kondensor

maupun evaporator. Seharusnya nilainya tidak jauh berbeda.

III.3.3C Analisa perpindahan panas dalam evaporator dan

kondensor.

Untuk perpindahan panas dilakukan perhitungan sebagai

berikut :

Dari data yang dicatat maka dapat digambarkan diagram

Temperatur vs Luas laluan baik untuk kondensor maupun

kompresor.

Selanjutnya dapat dihitung nilai Perbedaan temperatur rata

rata logaritmis baik untuk kondensor maupun evaporator.

Dari rumus dasar keseimbangan kalor yang telah

diterangkan diatas Q = A U ∆t maka dapat dianalisa sebagai

berikut :

Bila U material diasumsikan ( dalam hal ini Aluminium ) maka

A luas perpindahan panas dapat dihitung termasuk panjang

dan diameter pipa.



Bila A yang diukur dari alat yang ada ( Diameter dan panjang

pipa ) maka U dapat dihitung dan bahan coil dapat

diperkirakan

Hasil analisa tersebut maka dapat dibandingkan dengan

kondisi yang ada.

III. 2 Data Analisa Kerugian Tekanan Dalam Saluran Tertutup

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, yang telah melimpahkan berbagai macam

kenikmatan kepada hamba – hambanya terutama nikmat iman dan islam.

Shalawat serta salam kita curahkan kepada junjungan kita, suri tauladan kita,



yaitu Nabi Muhammad SAW, yang telah membawa kita dari zaman kegelapan

ke zaman yang terang benderang.

Atas kehendakNya Saya dapat menyelesaikan Laporan Praktikum

fenomena Dasar Mesin. Yang mana, laporan ini Saya susun sebagai

kewajiban yang harus dilakukan setelah melakukan Praktikum di

Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik – PLN. Dengan ini

kami menyusun laporan berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan dan

dari data pengamatan pada percobaan.

Namun Saya menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih

terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan

saran dan kritik serta petunjuk dan pengarahan yang sifatnya membangun

dan konstruktif bagi penyempurnaan laporan praktikum ini.

Akhir kata, Saya ucapkan terima kasih kepada para Asisten dan

Pembimbing Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik –

PLN, yang telah membantu dalam memberikan petunjuk dan pengarahan

serta bimbingannya sehingga laporan ini dapat tersusun dengan baik.

Jakarta, 27 januari 2009


laporan fenomena 2(reject)1

Documents