pembuatan sistem pendingin (ac) pada mobil bahan … · menggunakan kompresor ac (air conditioning...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user i

PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC)

PADA MOBIL BAHAN BAKAR ETANOL

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna

memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program Studi DIII Teknik Mesin

Disusun oleh :

TEGUH BUDI SANTOSO

I 8 6 0 7 0 2 4

PROGRAM DIPLOMA III MESIN OTOMOTIF

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010


commit to user ii

HALAMAN PERSETUJUAN

Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim penguji

Proyek Akhir Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Surakarta, Desember 2010

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Techn. Suyitno ST, MT Tri Istanto ST, MT

NIP. 197409022001101002 NIP. 19730202000121001


commit to user iii

HALAMAN PENGESAHAN

Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim penguji

Proyek Akhir Program Studi D III Teknik Mesin Produksi Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan

mendapat gelar Ahli Madya.

Pada hari :

Tanggal :

Tim Penguji Proyek Akhir


commit to user iv

HALAMAN MOTTO

· Tuhan telah menentukan takdir setiap Manusia, dan manusia diciptakan

untuk berusaha, bukan pasrah terhadap takdir.

· Proses dalam mencapai sebuah tujuan adalah pelajaran yang berharga

dalam hidup kita.

· Dewasa dalam bersikap, jujur dalam bertindak adalah kunci menuju

keberhasilan yang hakiki.

· Kapal besar tidak diciptakan hanya untuk bersandar di pelabuhan saja, akan

tetapi untuk mengarungi luasnya samudra di dunia ini.

· Tujuan bukan utama, yang utama adalah prosesnya.

· Hargailah orang lain, seperti kamu menghargai dirimu sendiri.

· Take a chance, take a risk, make a change.


commit to user v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sebuah hasil karya kami demi menggapai masa depan yang lebih baik, yang

ingin kupersembahkan kepada :

· Ayah ,Ibu,serta kakak-kakakku.

· Eka Wahyuningsih

· Sahabat- sahabat Otomotif ’07.

Terima kasih atas dukungan dan semangat yang telah kalian semua berikan

kepadaku, aku bangga dengan kalian semua.


commit to user vi

ABSTRAKSI

Teguh Budi Santoso, 2010, Pembuatan Sistem AC Pada Mobil Bahan

Bakar Etanol, Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Proyek Akhir ini bertujuan untuk mengembangkan desain dan pembuatan

sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan berbahan bakar campuran bensin

– etanol.

Untuk menunjang kenyamanan berkendara, kendaraan ringan pun perlu

dilengkapi dengan sistem pengkondisian udara. Sistem pengkondisian udara yang

dimaksud tentu saja mempunyai prasyarat berdaya rendah dan ramah lingkungan.

Untuk sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan tidak dapat lagi

menggunakan kompresor AC ( air conditioning ) dari kendaraan yang ada karena

umumnya AC pada kendaraan yang besar membutuhkan daya minimal 3 HP.

Pada mobil bahan bakar etanol, mesin 1100 cc, kapasitas penumpang 4 orang,

serta bodi berbahan fiber, diperlukan perancangan kembali sistem pendingin untuk

mobil tersebut.

Berdasarkan rancangan dan hasil percobaan yang telah dilakukan, daya

kompresor 1123,8 W (1,46 hp), kapasitas pendinginan Qevap low = 3001,2 Watt, Qevap

med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt, dan beban pendinginan akibat efek panas

matahari dan perolehan kalor penghuni 3564,238 Watt.


commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat,

karunia, dan hidayah –Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan Judul,

Pembuatan Sistem Pendingin (AC) Pada Mobil Bahan Bakar Etanol

ini dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk

memenuhi mata kuliah proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi

mahasiswa DIII Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam

memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md).

Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas

bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Zainal Arifin, ST., MT. Ketua Program D-III Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir I.

3. Bapak Tri Istanto, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II.

4. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST, selaku koordinator Tugas Akhir.

5. Laboran Laboratorium Motor Bakar Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

6. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya.

7. Mbak Sulis, Mas Wawan, dan Mas Andi yang selalu memotivasi.

8. Eka Wahyuningsih, yang selalu menemani dalam menyelesaikan laporan

ini.

9. Rekan-rekan D III Otomotif dan Produksi angkatan 07’.

10. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna.

Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat

dinantikan.


commit to user viii

Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca

pada umumnya, Amin.

Surakarta, Desember 2010

Penulis


commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL........................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN....................................................... ii

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

HALAMAN MOTTO...................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN...................................................... v

ABSTRAKSI.................................................................................... vi

KATA PENGANTAR..................................................................... vii

DAFTAR ISI.................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR....................................................................... xi

DAFTAR TABEL........................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang…………………………………………. 1

1.2 Perumusan Masalah……………………………………. 3

1.3 Pembatasan Masalah…………………………………… 3

1.4 Tujuan............................................…………………….. 4

1.5 Sistematika Penyusunan Laporan ................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Pengkondisian Udara........……………………………… 5

2.2 Sistem Kompresi Uap...............………………………… 5

2.3 Refrigerant........................................................................ 10


commit to user x

2.4 Komponen-komponen AC Mobil .................................... 12

2.5 Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin.................... 15

BAB III PERANCANGAN ALAT

3.1 Prinsip Kerja AC Mobil...............................……………. 18

3.2 Spesifikasi Alat…………………………………………. 19

3.3 Pengosongan dan Pengisian Refrigerant……………….. 27

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Beban Pendingin…….................................. 31

4.2 Perhitungan Daya Kompresor..………………………… 33

4.3 Perhitungan Efek Refrigerasi (ER)…………………….. 36

4.4 Perhitungan Kerja Kompresi…………………………… 36

4.5 Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc)…… 36

4.6 Perhitungan Coefisien Of Performance (COP)………… 37

4.7 Perhitungan Aktual W Kompresor……………………... 37

4.8 Pengujian Alat…………………………………………. 38

4.9 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian………… 42

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan........................................................................ 43

5.2 Saran.................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………… 43

LAMPIRAN


commit to user xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap....…………................ 6

Gambar 2.2 Diagram Tekanan–Entalpi Siklus Entalpi Uap………..... 7

Gambar 2.3 Daur Kompresi Uap Nyata Dibanding Daur Standar....... 9

Gambar 2.4 Kompresor........………………………………………… 12

Gambar 2.5 Kondenser...................…………………………………. 13

Gambar 2.6 Receiver/Dryer....................……………………………. 13

Gambar 2.7 Expansion Valve ……………………………………… 14

Gambar 2.8 Evaporator....................................................................... 15

Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian…………………... 18

Gambar 3.2 Kompresor Tipe Thruogh Vane……………………….... 20

Gambar 3.3 Mekanisme Kompresor Through vane...………………. 21

Gambar 3.4 Kondenser Laluan Tunggal.............................................. 22

Gambar 3.5 Berbagai Tipe Evaporator…..…………………………. 23

Gambar 3.6 Katup Ekspansi................................................................ 25

Gambar 3.7 Termometer...................................................................... 25


commit to user xii

Gambar 3.8 Manifold Gauge............................................................... 25

Gambar 3.9 Flaring dan Seaging......................................................... 26

Gambar 3.10 Leak Detektor………………………………………….. 26

Gambar 3.11 Pembengkok Pipa………...……………………………. 26

Gambar 3.12 Kunci Inggris…...……………………………………… 26

Gambar 3.13 Tube Cutter...................................................................... 26

Gambar 3.14 Pompa Vakum................................................................. 27

Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant............. 28

Gambar 3.16 Proses Pengosongan Refrigerant.................................... 29

Gambar 3.17 Pengisian Refrigerant..................................................... 30


commit to user xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant………………………………… 11

Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a………………………. 11


commit to user 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia sudah harus mulai memikirkan sumber energi selain BBM, terutama

untuk kendaraan bermotor karena pengaruhnya yang cukup signifikan terhadap

konsumsi BBM dan kesejahteraan rakyat. Sebagaimana telah diketahui bahwa

pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi) semakin meningkat sedangkan jumlah

cadangan sumber minyak mentah dunia semakin menipis dan ketidakstabilan harga

yang cenderung terus meningkat. Pada ilmu-ilmu dasar energi disampaikan bahwa

minyak bumi adalah jenis sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui artinya

dalam waktu tertentu apabila digunakan terus menerus akan habis.

Pengembangan dan penggunaan sumber energi terbarukan menjadi salah satu

alternatif pengganti bahan bakar fosil untuk mengeliminasi kemungkinan terburuk

dampak pemakaian bahan bakar fosil tersebut. Salah satu jenis bahan bakar alternatif

dari sumber daya alam yang terbarukan yang dapat digunakan adalah bioetanol.

Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari bahan baku tanaman seperti tebu,

jagung, singkong, ubi, dan sagu. Etanol berfungsi sebagai penambah volume bahan

bakar minyak (BBM), peningkat angka oktan, dan sebagai sumber oksigen untuk

pembakaran yang lebih bersih pengganti Metil Tersier-Butil Eter (MTBE). Etanol

dapat juga meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen.

Disamping itu etanol merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan yang

menghasilkan gas emisi karbon yang lebih rendah dibandingkan dengan bensin atau

sejenisnya (sampai 85% lebih rendah).

Pembuatan mobil bahan bakar etanol (BBE) ini di fokuskan pada bagian

pembuatan sistem pendingin (AC) mobil bahan bakar etanol (BBE). Sejak diciptakan

mobil dengan ruang penumpang tertutup orang mulai memikirkan bagaimana caranya

agar dalam ruangan mobil tersebut tidak panas, gerah atau pengap. Beberapa cara

yang telah dilakukan antara lain, dengan memberi suatu sistem pendinginan udara.


commit to user

2

Sistem pengkondisian udara merupakan sesuatu yang menjadi daya tarik bagi

kendaraan ringan, karena menambah kenyamanan berkendara. Kebanyakan sistem

pengkondisian udara kendaraan memerlukan daya yang cukup besar sampai 10% dari

daya poros. Selain itu, sistem pengkondisian udara pada kendaraan besar mempunyai

mempunyai sistem kompresor sistem terbuka, yaitu ruang kompresi dan motor

penggeraknya terpisah. Daya kompresor untuk kendaraan juga terbatas untuk

kapasitas yang besar sekitar 3hp.

Sistem pengkondisian udara dalam kendaraan atau yang lebih populer disebut

dengan AC (Air Conditioner). Dari segi kenyamanan dalam mengemudikan mobil,

AC adalah salah satu peralatan pendukung terciptanya kenyamanan dalam

mengemudikan kendaraan. Tetapi perlu juga diingat, bahwa kenyamanan yang

dirasakan harus juga memperhatikan faktor keselamatan lingkungan, terutama

penggunaan refrigerant (cairan pendingin). Refrigerant yang dibuang harus ramah

lingkungan,tidak merusak terutama lapisan pelindung bumi (ozone layer). Lapisan

ozon sangat berperan dalam mendukung kelangsungan hidup manusia dan makhluk

lainnya.

Adapun alasan pengambilan tugas akhir dengan judul ”Pembuatan Sistem

Pendingin (AC) Mobil Bahan Bakar Etanol (BBE)”, yaitu untuk menguji sistem

pengkondisian udara yang hemat sehingga tidak membebani daya poros yang

dihasilkan oleh kendaraan ringan. Sistem AC ini menggunakan refrigerant R 134a,

yaitu refrigerant yang berpotensi menggantikan refrigerant lama (R 12) yang tidak

dipakai lagi. Kelebihan-kelebihan R 134a dibanding refrigerant terdahulu antara lain:

1. R 134a mempunyai Ozone Depletion Potensial (ODP) nol dibanding dengan

refrigerant terdahulu, yaitu:

Ø CFC 11 dengan ODP : 1,0

Ø CFC 12 dengan ODP : 1,0

Dimana ODP adalah perkiraan potensi pengikis ozone, karena kedua CFC di

atas adalah senyawa yang stabil jadi ketika tersembur keluar dan meninggalkan bumi


commit to user

3

melewati troposfer dan stratosfer, refrigerant tersebut tidak rusak. Dengan pancaran

sinar matahari yang kuat, mereka akan memecah dan melepas chlorine. Chlorine

disini berfungsi sebagai katalisator yang akan mengurangi lapisan ozone secara terus-

menerus di stratosfer.

2. R 134a sebagai refrigerant yang tidak mudah terbakar, tidak mudah meledak,

tidak beracun, tidak menyebabkan karat pada komponen AC, tidak berbau dan tidak

merusak pakaian atau makanan.

3. Jika R 134a dilepaskan ke udara, maka secara cepat akan menguap karena

panas di udara sekitar. R 134a juga akan secara mudah mengembun kembali menjadi

cairan pada kondisi tekanan tertentu dengan melepaskan panas ke sekelilingnya.

(Wahyu Triyono, 2010)

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang,

membuat dan menguji sistem AC pada mobil berbahan bakar etanol (BBE).

1.3 Pembatasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah diatas agar permasalahan yang dibahas tidak

melebar, maka batasan-batasan masalah proyek akhir ini adalah :

1. Proses perancangan dan pengujian sistem AC pada mobil bahan bakar

etanol dengan kapasitas penumpang maksimal 4 orang.

2. Perhitungan kapasitas pendinginan dengan jumlah luasan dinding

berbahan kaca 5 m2, jumlah luasan dinding berbahan komposit 6 m2,

nilai konduktivitas thermal bahan komposit 1,4195 W/(m2.K) dan

menggunakan jenis refrigerant R134a.


commit to user

4

1.4 Tujuan

Setelah mengetahui alasan pengambilan judul dari proyek akhir ini, penulis

memiliki beberapa tujuan yang akan dicapai, yaitu:

• Menghitung kapasitas pendinginan mobil berbahan bakar etanol dengan

penumpang maksimal 4 orang.

• Merancang dan merangkai sistem AC pada mobil bahan bakar etanol.

• Menguji COP mesin AC yang sudah dirangkai untuk berbagai kecepatan

setingan aliran udara evaporator.

1.5 Sistematika Penyusunan Laporan

Agar mempermudah dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyusun laporan dengan urutan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini terdiri dari : latar belakang masalah yang menitikberatkan pada alasan pengambilan judul, sistematika penulisan laporan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini terdiri dari : prinsip kerja, komponen AC mobil, dan cara pengisian refrigerant (R 134a) ke dalam sistem. Serta sejumlah rumus untuk mengetes kemampuan alat.

BAB III PROSES PEMBUATAN ALAT

Bab ini terdiri dari : bahan pembuatan alat, proses pengerjaannya, dan pemilihan komponen.

BAB IV DATA DAN ANALISIS

Bab ini terdiri dari : perhitungan daya, tabel data hasil percobaan, contoh perhitungan dan analisa data hasil percobaan.

BAB V PENUTUP

Untuk bab ini berisi kesimpulan dan saran.


commit to user

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengkondisian Udara

Prinsip terjadinya suatu pendinginan didalam sistem refrigerasi adalah

penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigerant. Karena kalor

dalam udara yang berada disekeliling refrigerant diserap, akibatnya refrigerant akan

menguap, sehingga temperatur udara akan bertambah dingin. Hal ini dapat terjadi

mengingatpenguapan memerlukan kalor.

Di dalam suatu alat pendingin, kalor diserap di evaporator dan dibuang ke

kondensor. Uap refrigerant yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan

bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap

refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika keluar dari kompresor, uap

refrigerant akan bertekanan dan bersuhu tinggi, jauh lebih tinggi dibanding

temperatur udara sekitar. Kemudian uap menuju ke kondensor. Di kondensor, uap

refrigerant tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap

menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya refrigerant cair tersebut terkumpul di

penampungan cairan refrigerant. Cairan refrigerant yang bertekanan tinggi mengalir

dari penampung refrigerant ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi, tekanan

menjadi sangat berkurang dan akibatnya cairan refrigerant bersuhu sangat rendah.

Pada saat itulah refrigerant itu mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyerap

kalor untuk mengawetkan bahan makanan atau mendinginkan ruangan. Kemudian

uap refrigerant akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses

tersebut berulang kembali.(Suyitno, 2010)

2.2 Sistem Kompresi Uap

Daur kompresi uap merupakan daur yang banyak digunakan dalam refrigerasi.

Pada daur ini uap ditekan, dan kemudian diembunkan menjadi cairan, kemudian

tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.


commit to user

6

Sistem kompresi uap sederhana terlihat pada gambar dibawah ini :

Gambar. 2.1 Sistem refrigerasi kompresi uap (Stoecker, 1992)

Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap didalam pipa-pipa pada

evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari

sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap

refrigerant yang berasal dari evaporator selanjutnya akan masuk ke jalur hisap

(suction line) menuju kompresor. Refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur

rendah ini di dalam kompresor akan dikompresi sehingga menjadi refrigerant yang

bertemperatur dan tekanannya tinggi. Kemudian dari kompresor, refrigerant yang

telah berbentuk uap masuk ke dalam kondensor. Refrigerant yang berbentuk uap ini

dalam kondensor akan didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan

refrigerant. Di dalam kondensor, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant

dilepaskan dan diterima oleh medium pendinginnya (udara). Refrigerant cair dari

kondensor selanjutnya akan diterima oleh tangki (receiver tank) dan dialirkan lagi

masuk ke evaporator melalui alat pengatur refrigerant (refrigerant flow control).

Pada alat ini tekanan refrigerant yang masuk ke evaporator diturunkan. Penurunan

tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan, sehingga refrigerant

tersebut dapat menyerap cukup banyak kalor dari evaporator. Alat yang digunakan

untuk mengatur aliran ini dapat berupa katup ekspansi atau pipa kapiler.


commit to user

7

2.2.1. Siklus Kompresi Uap Standar

Siklus kompresi uap standar merupakan siklus teoritis, dimana pada siklus

tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut :

· 1–2 Merupakan proses kompresi adiabatik dan reversible, dari uap

jenuh menuju tekanan kondensor.

· 2–3 Merupakan proses pelepasan kalor reversible pada tekanan

konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan

pengembunan refrigerasi.

· 3-4 Merupakan proses ekspansi unreversible pada entalpi konstan, dari

fasa cairan jenuh menuju tekanan evaporator.

· 4-1 Merupakan proses penambahan kalor reversible pada tekanan

konstan yang menyebabkan terjadinya penguapan menuju uap jenuh.

Gambar. 2.2 Diagram tekanan–entalpi siklus kompresi uap (Stoecker, 1992)

Beberapa proses yang bekerja pada siklus ini adalah :

1. Proses Kompresi

Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus sederhana

diasumsikan refrigerant tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir di jalur

hisap. Proses kompresi diasumsikan isentropik sehingga pada diagram tekanan-

entalpi titik 1 dan titik 2 berada pada satu garis entropi konstan, dan titik 2 berada


commit to user

8

pada kondisi super panas. Proses kompresi memerlukan kerja dari luar dan entalphi

uap naik dari h1 ke h2, dan untuk kenaikan entalphi sama dengan besarnya kerja

kompresi yang dilakukan pada uap refrigerant.

2. Proses Kondensasi

Proses 2-3 terjadi pada kondensor, uap panas refrigerant dari kompresor

didinginkan oleh udara luar sampai pada temperatur kondensasi dan uap tersebut

dikondensasikan. Pada titik 2’ merupakan titik refrigerant pada kondisi uap jenuh

dengan tekanan dan temperatur kondensasi. Jadi proses 2-2’ merupakan proses

pandinginan sensible dari temperatur kompresi menuju temperatur kondensasi, dan

proses 2’-3 merupakan proses kondensasi uap dari dalam kondensor. Proses 2-3

terjadi pada tekanan konstan, dan jumlah kalor yang dipindahkan selama proses ini

adalah beda entalpi antara titik 2 dan titik 3.

3. Proses Ekspansi

Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada proses tersebut terjadi

suatu proses penurunan tekanan refrigerant dari tekanan kondensasi (titik 3) menjadi

tekanan evaporasi (titik 4). Pada saat cairan diekspansikan melalui katup ekspansi

atau pipa kapiler menuju evaporator, temperatur refrigerant juga turun dari

temperatur kondensasi ke temperatur evaporasi. Proses 3-4 merupakan proses

ekspansi adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah sepanjang proses. Refrigerant

pada titik 4 berada pada kondisi campuran antara cairan dan uap, dan terjadi

penurunan tekanan.

4. Proses Evaporasi

Proses 4-1 adalah proses penguapan refrigerasi pada evaporator serta

berlangsung pada tekanan konstan. Pada titik 1 seluruh refrigerant berada pada

kondisi uap jenuh. Selama proses 4-1 entalpi refrigerant naik akibat penyerapan kalor

dari ruang refrigerasi. Besarnya kalor yang diserap adalah beda entalpi antara titik 1

dan titik 4 dan biasa disebut efek pendinginan.


commit to user

9

2.2.2. Siklus Kompresi Uap Aktual

Siklus kompresi uap yang sebenarnya (aktual) berbeda dari siklus standar

(teoritis). Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan dalam

siklus standar. Pada siklus aktual terjadi pamanasan lanjut uap refrigerant yang

meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor. Pemanasan lanjut ini terjadi

akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena penyerapan

kalor di jalur masuk (suction line) antara evaporator dan kompresor. Begitu juga

dengan refrigerant cair mengalami pendinginan lanjut atau bawah dingin sebelum

masuk ke katup ekspansi atau pipa kapiler. Keadaan di atas adalah peristiwa yang

normal dan melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh

refrigerant yang memasuki kompresor dalam keadaan 100% uap. Perbedaan yang

penting antara daur nyata (aktual) dan standar terletak pada penurunan tekanan di

dalam kondensor dan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan

tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada daur nyata terjadi penurunan

tekanan karena adanya gesekan antara refrigerant dengan dinding pipa (friksi).

Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan titik 2 memerlukan kerja

lebih banyak dibandingkan dengan daur standar.

Gambar. 2.3 Daur kompresi uap nyata dibanding daur standar

(Stoecker,1992)


commit to user

10

Penjelasan gambar di atas adalah sebagai berikut :

Garis 4-1’ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi pada refrigerant saat

melewati suction line dari evaporator ke kompresor. Garis 1-1’ menunjukkan

terjadinya panas lanjut pada uap refrigerant yang ditunjukkan dengan garis yang

melewati garis uap jenuh. Proses 1’-2’ adalah proses kompresi uap refrigerant di

dalam kompresor. Pada siklus teoritis proses kompresi diasumsikan isentropik, yang

berarti tidak ada perpindahan kalor antara refrigerant dan dinding silinder. Pada

kenyataannya proses yang terjadi bukan isentropik tetapi politropik. Garis 2’-3

menunjukkan adanya penurunan tekanan yang terjadi pada pipa-pipa kondensor.

Sedangkan pada garis 3-3’ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi di jalur cair

(liquid line).

2.3. Refrigerant

Refrigerant adalah media yang berbentuk senyawa,yang digunakan dalam

siklus panas yang mengalami perubahan fasa dari cair ke gas atau sebaliknya. Sejak

ditemukan sekitar tahun 1800, refrigerant ini sangat besar andilnya dalam terjadinya

penipisan ozon, oleh sebab itu saat ini penggunaan refrigerant yang tidak ramah

lingkungan (R 12) sudah wajib digantikan dengan refrigerant yang ramah lingkungan

seperti (R 134a). refrigerant ini banyak digunakan pada alat refrigerator/freezer dan

air condisioner (AC). Refrigerant berfungsi sebagai fluida kerja untuk memindahkan

panas ke lingkungan sekitar.

Jenis refrigerant cukup banyak, salah satu yang pernah digunakan sebagai

fluida kerja pada AC mobil adalah R 12. Akan tetapi, karena R 12 mengandung CFC

yang besar andilnya dalam dampak penipisan lapisan ozon (O3), maka saat ini oleh

pemerintah mewajibkan penggunaan refrigerant yang lebih ramah lingkungan, yaitu

R 134a sebagai pengganti R 12. (Wahyu Triyono, 2010)


commit to user

11

Berikut adalah tabel-tabel perbedaan antara R 12 dengan R 134a :

Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant

Refrigerant Rumus

Temp.

Didih

(oC)

Suhu

Kritis Karakteristik Penggunaan

R 12

Diclorodi-

fluoromethane

CCl2F2 -229,8 12

Memiliki sifat

stabil, tidak

berbau, tidak

berwarna baik

dalam wujud gas

atau cair, tidak

mudah terbakar

dan tidak korosif.

Bidang

pertanaman

kecil yang

menggunakan

kompresor gerak

bolak balik.

Pendingin skala

sedang untuk

otomotif.

R 134a

Tetra-

fluoroethane

CH2FCF2

Senyawa

hydrofluorocarbon

atau HFC. Tidak

mengandung

klorin,ODP = 0

Pengganti R 12

untuk AC mobil

tipe kecil,

hingga besar.

Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a

No. Kondisi R 12 R 134a

1. Tekanan Rendah Tinggi

2. Senyawa Kimia

Merupakan senyawa

kimia mengandung CFC

yang sangat merusak

Senyawa kimia tidak

mengandung CFC, potensi

penipisan ozon = 0


commit to user

12

2.4. Komponen-Komponen AC Mobil

Dalam rangkaiannya, AC terdiri dari komponen-komponen yang saling

berhubungan baik fungsi atau sistem kerjanya. Dan agar AC dapat menjalankan

fungsinya dengan optimal, maka seluruh komponen yang ada dalam rangakaian AC

harus dalam keadaan standar (baik). Berikut adalah fungsi dan cara kerja dari

komponen-komponen utama yang terdapat dalam sistem air conditioner, di antaranya

adalah kompresor, kopling magnet, kondensor, receiver/dryer, katup ekspansi dan

evaporator.

Rangkaian peralatan (komponen) tersebut adalah :

a. Kompresor

Berfungsi untuk memompakan refrigerant yang berbentuk gas agar

tekanannya meningkat sehingga juga akan mengakibatkan temperaturnya meningkat.

Gambar. 2.4 Kompresor

lapisan ozon

3. Spare part :

perapat/selang

Menggunakan NBR

(Nitrile Butadiene

Rubber)

Menggunakan RBR (Rubber

in behalf of R 134a)

4. Receiver/Dryer Isi : Silika gel Isi : Zeolit

5. Oli Kompresor Menggunakan ND Oil-

6/ND Oil-7

Menggunakan ND Oil-8/9

(Sintetic Oil)


commit to user

13

b. Kondensor

Berfungsi untuk menyerap panas pada refrigerant yang telah dikompresikan

oleh kompresor dan mengubah refrigerant yang berbentuk gas menjadi cair (dingin).

Gambar. 2.5 Kondensor

c. Receiver/Dryer

Berfungsi untuk menampung refrigerant cair untuk sementara, yang untuk

selanjutnya mengalirkan ke evaporator melalui expansion valve, sesuai dengan beban

pendinginan yang dibutuhkan. Selain itu receiver/dryer juga berfungsi sebagai filter

untuk menyaring uap air dan kotoran yang dapat merugikan bagi siklus refrigerant.

Gambar. 2.6 receiver/dryer


commit to user

14

d. Katup Ekspansi

Berfungsi mengabutkan refrigerant kedalam evaporator, agar refrigerant cair

dapat segera berubah menjadi gas.

Gambar . 2.7 Expansion valve

e. Evaporator

Merupakan kebalikan dari kondensor berfungsi untuk menyerap panas dari

udara yang melalui sirip-sirip pendingin evaporator, sehingga udara tersebut menjadi

dingin

Gambar. 2.8 Evaporator


commit to user

15

2.5. Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin

Dalam perancangan pengkondisian udara untuk mobil berbahan bakar etanol,

ada beberapa hal yang harus ditentukan, yaitu menentukan besarnya daya kompresor

berdasarkan beban pendinginan yang terjadi pada kabin mobil.

Beban pendinginan yang terjadi :

Beban Pendinginan (orang) = Perolehan kalor (orang) x jumlah orang x CLF

(beban laten, CLF=1)

Efek radiasi matahari :

Untuk Kaca

Dimana :

Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W)

SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca (W/m )

SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan)

A = Luas Penampang (m2)

Untuk Fiber

Dimana :

Q kond fiber = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W)

U = Koefisien transfer kalor (W/m2.K)


commit to user

16

To = Temperatur luar kabin (K)

Ti = Temperatur dalam kabin (K)

Hal yang utama dalam evaluasi mesin pendingin adalah besarnya efek radiasi.

(kJ/kg)

Dimana :

h1 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kJ/kg)

h4 = Entalpi cair refrigerant pada tekanan pipa kapiler (kJ/kg)

Besarnya kapasitas refrigerasi (Q evap) dinyatakan dengan :

Dimana :

ṁ ref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

Besarnya kapasitas kodensasi adalah :

Dimana :

h2 = Entalpi refrigerant masuk kompresor (kJ/kg)

h3 = Entalpi refrigerant keluar kondensor (kJ/kg)

Unjuk kerja mesin pendingin dinyatakan dengan symbol COP (coefficient of

performance)


commit to user

17

Dimana :

Q evap = Kalor yang diserap evaporator (kW)

W komp = Daya kompresor (kW)

Dimana :

h1’ = Entalpi refrigerant keluar evaporator masuk kompresor (kJ/kg)

h2’ = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)

h4’ = Entalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)


commit to user

18

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1. Prisip Kerja AC Mobil

Prinsip kerja dari system pengkondisian udara adalah sebagai berikut :

1. Di dalam kompresor, refrigerant yang bertemperatur dan bertekanan rendah

dikompresikan sehingga mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. Kemudian dari

kompresor, refrigerant yang telah berbentuk uap ini masuk ke dalam kondensor

melalui pompa tekan (discharge line).

2. Di dalam kondensor, uap refrigerant yang bertemperatur dan tekanan tinggi

didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan refrigerant. Di dalam

kondensor ini, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant dilepaskan dan diterima

oleh medium pendinginnya.

3. Selanjutnya, refrigerant cair dari kondensor akan diterima oleh receiver tank

untuk kemudian dialirkan pada pipa kapiler yang berfungsi sebagai alat ekspansi.

Pada pipa kapiler, tekanan refrigerant yang akan masuk evaporator diturunkan.

Penurunan tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan sehingga

refrigerant dapat menyerap cukup banyak kalor di dalam evaporator.

4. Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap di dalam pipa-pipa

evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari

sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap

refrigerant dari evaporator, seterusnya akan masuk ke pipa hisap (suction line)

menuju kompresor lagi.


commit to user

19

T in = 31 oC

Instalasi dari sistem pengkodisian udara pada mobil berbahan bakar etanol

yaitu berupa kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator

V ud low = 2,5 m/s, T low = 17.6 oC, RH low = 90.9 % V ud med = 2,8 m/s, T med = 17.4 oC, RH med = 93 % V ud hi = 3 m/s, T hi = 17.6 oC, RH hi = 94 %

Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian

3.2. Spesifikasi Peralatan

3.2.1 Peralatan AC

Peralatan pengkondisan udara pada mobil berbahan etanol dengan kapasitas

mesin penggerak 1100 cc dan menghasilkan daya 65hp, maka dibutuhkan kompresor

berdaya kurang dari 3hp, agar tidak membebani daya poros yang dihasilkan oleh

mesin penggerak.

RH in= 67,5 %, To=31 oC

P suction = 0,18 MPa

Sign Glass

P discharge = 1,4 MPa T out = 37,6

Kompresor tipe Through Vane


commit to user

20

a. Kompresor tipe Through Vane (tipe TV)

Dua buah sudut through vane diletakkan saling membentuk sudut

diantara rotor dan dinding silinder. Gerakan tersebut akan menghisap dan

menekan refrigerant. Gambar kontruksi kompresor ini diperlihatkan pada

gambar 3.2 dan mekanisme kerjanya diperlihatkan pada gambar 3.3 .

Gambar 3.2 Kompresor Tipe TV

Saat sistem MAC beroperasi, sebagian pelumas yang tercampur dengan

refrigerant akan terbawa keluar kompresor, sehingga sejumlah pelumas akan

ditemukan di kondensor, evaporator, receiver/drier dan komponen lainnya. Namun,

sejumlah tertentu pelumas harus bersirkulasi bersama-sama refrigerant untuk

melumasi bagian yang memerlukan.

Jumlah pelumas didalam kompresor tidak boleh terlalu banyak atau terlalu

sedikit. Jika pelumas terlalu banyak, maka pelumas akan menempel pada dinding

pipa kondensor dan evaporator dan menghalangi perpindahan panas. Akibatnya

kapasitas pendinginan akan menurun. Kandungan pelumas dalam refrigerant yang

mencapai 10% dapat menurunkan kapasitas pendinginan 8%. Jika pelumas dalam

kompresor terlalu sedikit maka akan menyebabkan temperatur kompresor meningkat,

komponen cepat aus dan rusak akibat temperatur tinggi.

Dalam menangani pelumas untuk R 134a perlu diperhatikan agar pelumas ini


commit to user

21

tidak terkena udara terlalu lama karena sifatnya yang sangat higroskopik dan iritasi.

Dengan beberapa plastik dan cat pelumas ini bereaksi.

Gambar 3.3 Mekanisme kerja kompresor TV

b. Kondensor

Kondensor digunakan untuk mendinginkan refrigerant bertekanan dan

bertemperatur tinggi dan mengubahnya menjadi cairan. Proses pendinginan

ini disebut dengan proses kondensasi dimana sejumlah besar panas dilepaskan

dari kondensor ke udara pendingin. Untuk memperoleh aliran udara

pendinginan yang cukup, kondensor ditempatkan didepan radiator.

Pada kendaraan dengan mesin didepan seperti sedan, kondensor akan

memperoleh pendinginan yang lebih baik karena udara dapat mengalir dengan

baik. Aliran udara akan bertambah besar pada saat kendaraan bergerak. Lain

halnya dengan kendaraan jenis minibus dimana mesin ditempatkan dibawah

tempat duduk depan. Kondensor pada minibus dimana mesin ditempatkan

dibawah tempat duduk depan. Kondensor pada minibus tidak memperoleh

aliran udara sebaik pada pada kendaraan dengan mesin didepan karena aliran

udara terhalang oleh bagian depan kendaraan. Agar kondensor memperoleh


commit to user

22

aliran udara yang cukup, perlu diperhatikan kemampuan kipas (fan

kondensor) udara yang cocok sehingga panas yang harus dibuang keudara

dapat dialirkan seluruhnya.

Untuk memperbaiki kapasitas pendinginan dan mengurangi berat dan

ukuran kondensor, beberapa tipe baru kondensor telah dikembangkan,

diantaranya :

Tipe Laluan Tunggal (single pass)

Jenis kondensor ini diilustrasikan pada gambar 3.4, refrigerant

mengalir melewati satu laluan. Kelemahan tipe ini adalah penurunan tekanan

yang besar karena kecepatan refrigerant didalam pipa kondensor tinggi.

Gambar 3.4 Kondensor laluan tunggal

a. Evaporator

Proses yang terjadi dalam evaporator adalah proses evaporasi, yaitu

penguapan refrigerant fasa cair menjadi fasa uap. Kegunaan evaporator

berlawanan dengan kondensor, yaitu untuk menyerap panas dari ruangan yang

diinginkan. Panas yang diserap ini digunakan untuk menguapkan refrigerant.


commit to user

23

Penyerapan panas terjadi ketika udara dilewatkan melalui bagian luar

evaporator yang dilengkapi dengan sirip-sirip dari alumunium.

Evaporator terdiri dari tiga tipe, yaitu:

1. Tipe Plate Fin

2. Tipe Serpentine Fin

3. Tipe Drawn Cup

Kontuksi berbagai tipe evaporator dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah

ini.

Gambar 3.5 Berbagai tipe evaporator

b. Katup Ekspansi

Setelah melewati receiver, cairan refrigerant dialirkan ke katup

ekspansi yang mengakibatkan penurunan tekanan yang juga diikuti oleh

penurunan temperatur. Refrigerant pada tekanan dan temperatur rendah ini

berada dalam keadaan dua fasa, cair dan uap. Terdapat dua jenis katup

ekspansi, yaitu tipe tekanan tetap (constant pressure) dan tipe sensor panas


commit to user

24

(thermal=thermostatic). Katup ekspansi tipe thermal yang banyak digunakan

pada sistem AC mobil.

Perlu dijelaskan bahwa hampir seluruh AC mobil menggunakan katup

ekspansi sebagai alat untuk menurunkan tekanan. Belum ada AC mobil yang

menggunakan pipa kapiler. Pertimbangan penggunaan katup ekspansi adalah

kondisi operasi kendaraan yang berubah-ubah. Salah satu perubahan kondisi

operasi kendaraan adalah kecepatan putar mesin yang bervariasi. Pada sistem

AC mobil dengan kompresor yang digerakkan langsung oleh mesin melalui

kopling magnetik, perubahan pitaran mesin akan mengakibatkan putaran

kompresor.

Jika digunakan pipa kapiler, perubahan laju aliran refrigerant akibat

perubahan putaran kompresor tersebut tidak dapat dikontrol sehingga kondisi

refrigerant keluar evaporator tidak dapat dikontrol. Lain halnya jika

digunakan katup ekspansi yang dilengkapi dengan sensing bulb dimana laju

aliran refrigerant dapat dikontrol sehingga kondisi refrigerant selalu dalam

keadaan super panas. Dengan demikian penggunaan katup ekspansi dapat

mencegah terjadinya kerusakan kompresor akibat masuknya refrigerant cair.

Katup ekspansi akan mengatur jumlah refrigerant yang mengalir

didalam sistem. Jumlah aliran refrigerant disesuaikan dengan beban panas

evaporator. Pengaturan aliran ini dilakukan dengan cara mengatur bukaan

celah katup sesuai dengan temperatur refrigerant keluat evaporator.

Pada beban pendinginan tinggi (temperatur pada ruangan tinggi),

tekanan uap pada keluaran evaporator tinggi. Akibatnya temperatur dan

tekanan pada sensing bulb juga tinggi. Selanjutnya uap bertekanan tinggi

didalam sensing bulb akan menekan katup kebawah sehingga katup terbuka

lebar, memungkinkan refrigerant mengalir lebih banyak. Sebaliknya ketika

beban pendinginan rendah, katup akan membuka sedikit sehingga aliran

refrigerant kecil.


commit to user

25

Gambar 3.6 Katup ekspansi

3.2.2 Peralatan yang digunakan

a. Termometer

Termometer yang digunakan dalam perancangan ini adalah termometer

digital, yang berfungsi untuk mengukur temperatur.

Gambar 3.7 Termometer

b. Manifold gauge, berfungsi untuk mengetahui tekanan dan mengatur aliran

refrigerant serta memvakum dan mengisi refrigerant.

Gambar 3.8 Manifold gauge


commit to user

26

c. Flaring and seaging, untuk memperbesar diameter ujung pipa.

Gambar 3.9 Flaring and seaging

d. Leak detector, untuk mengetahui kebocoran pipa.

Gambar 3.10 Leak Detector

e. Pembengkok pipa, untuk membengkokkan pipa.

Gambar 3.11 Pembengkok Pipa

f. Kunci inggris, untuk mengunci atau membuka baut atau nut pipa

Gambar 3.12 Kunci Inggris

g. Tube cutter, untuk memotong pipa

Gambar 3.13 Tube cutter


commit to user

27

h. Kunci pentil, untuk memutar pentil agar lebih erat (tidak bocor) serta

membuka pentil.

i. Pompa vakum, digunakan untuk mengosongkan refrigerant dari sistem

sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara

dan uap air.

Gambar 3.14 Pompa vakum

3.3 Pengosongan dan Pengisian Refrigerant

3.3.1 Garis Besar Kerja

a) Mengosongkan refrigerant pada sistem AC hingga gauge manifold tekanan

rendah menunjukkan -0,1 Mpa (750 mmHg atau 29 inHg) (kevakuman).

b) Menutup kedua keran tekanan tinggi dan tekanan rendah pada gauge

manifold.

c) Membiarkan sistem seperti apa adanya.

d) Mengamati penunjukkan gauge manifold.

e) Jika gauge manifold menunjukkan penurunan kevakuman, lakukan

pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan.

f) Kembali ke langkah memulai pengosongan.

g) Mengisi sistem dengan refrigerant hingga tekanan pada gauge manifold

mencapai 0,1 Mpa (1 kgf/cm2

atau 14 psig).

h) Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah dari

siklus refrigerasi.

i) Memeriksa seluruh sambungan dengan detektor kebocoran.

j) Mengisi sistem dengan jumlah refrigerant yang sesuai.


commit to user

28

k) Ketika kondisi mesin hidup, pengisian refrigerant hanya melalui sisi tekanan

rendah.

l) Setelah system terisi dengan refrigerant dalam jumlah yang sesuai spesifikasi,

jalankan kompresor selama 10 menit atau lebih pada kecepatan mesin idle.

m) Setelah periode Running in matikan AC, matikan mesin kendaraan, kemudian

periksa jumlah oli pada kompressor malalui sight glass kompresor. Garis

permukaan oli harus tampak pada sight glass.

Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant


commit to user

29

3.3.2 Pengosongan / Pemvakuman Sistem AC

a) Memasang selang tengah gauge manifold inlet pompa vakum.

b) Membuka kedua keran tekanan tinggi (HI) dan tekanan rendah (LO) lalu

jalankan pompa vakum. Jika gauge tekanan rendah dan tekanan tinggi

menunjukkan angka yang berada dalam daerah pemvakuman, berarti tidak ada

sumbatan pada siklus refrigerasi.

c) Melakukan pemvakuman hingga gauge tekanan rendah menunjukkan angka -

0,1 Mpa (750 mmHg) atau lebih kecil, kemudian tutup kedua keran dan

matikan pompa vakum.

d) Biarkan sistem pada kondisi ini selama lebih dari 5 menit. Setelah itu amati

penunjukkan gauge manifold, jika tidak ada perubahan pada penunjukkannya,

lanjutkan ke langkah pengisian refrigerant.

e) Jika penunjukkan gauge manifold berubah, lakukan pemeriksaan kebocoran

dan lakukan perbaikan jika perlu. Setelah itu kembali kelangkah mulai

pengosongan.

Gambar 3.16 Proses pengosongan Refrigerant


commit to user

30

3.3.3 Pengisian Refrigerant

a) Setelah selesai melakukan pemeriksaan kebocoran, buka keran tekanan tinggi

dan tutup keran tekanan rendah. Lakukan pengisian dengan cara ini hingga

pengisian menjadi sukar.

b) Jika pengisian menjadi sukar, tutup kedua keran, hidupkan mesin kendaraan

dan lakukan pengisian sebagai berikut:

· Menjalankan mesin pada kecepatan idle dan hidupkan sistem AC.

· Membuka keran tekanan rendah dan pastikan keran tekanan tinggi

dalam keadaan tertutup.

· Mengisikan sistem dengan gas refrigerant melalui sisi tekanan rendah.

Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah

karena dapat merusak bagian dalam kompresor

c) Setelah selesai melakukan pengisian, pastikan gauge manifold menunjukkan

nilai yang sesuai standar.

d) Melepaskan selang-selang pengisian dari kompresor dan tutup kembali kedua

service valve kompresor.

Gambar 3.17 Pengisian Refrigerant


commit to user

31

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Beban Pendingin

4.1.1. Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load)

a) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Jendela.

Beban kalor dari sinar matahari secara langsung, terjadi karena proses

penyerapan dan transmisi sinar matahari kedalam ruangan yang dikondisikan

melalui kaca.

Persamaan yang digunakan adalah (Stoecker WF - Jerold W Jones, 1989, hal 71)

Dimana :

Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W)

SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca(W/m)

SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan)

A = Luas Penampang (m2)

b) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap

Laju perpindahan kalor melalui dinding atau atap dinyatakan dengan

persamaan (Heating and Cooling of Buildings, Jan F.Kreider - Ari Rabl, hal

313) :

Dimana :

Q kond fiber = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W)

U = Koefisien transfer kalor (W/m2.K)

To = Temperatur luar kabin (K)

Ti = Temperatur dalam kabin (K)


commit to user

32

4.1.2. Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load )

Terjadinya peningkatan panas sensibel dan laten pada suatu ruangan dapat

disebabkan oleh faktor internal dari ruangan tersebut. Faktor internal tersebut

meliputi :

a) Beban Kalor dari Penghuni Ruangan

Kalor yang dikeluarkan akibat dari metabolisme tubuh manusia

dipengaruhi oleh aktifitas manusia dan temperatur ruang tersebut. Besarnya beban

kalor ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini (Stoecker WF

dan Jerold W Jones, 1982 : 69)

dengan :

Perolehan kalor dari penghuni (W).

CLF = Faktor-faktor beban perolehan kalor sensibel dari orang.

Untuk penghuni beban laten, CLF dapat dianggap sama dengan 1,0.

4.1.3. Hasil Perhitungan Beban Pendingin

a) Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load)

1) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Depan Mobil

Dimana :

SC = 0,7

A = 5 m2

SHGFmax = 870 W/m2

CLF = 1


commit to user

33

2) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap

Dimana :

U = 1,4195 W/(m2.K)

A = 6 m2

To – Ti = 14 K

b) Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load )

Beban Kalor dari Penghuni Ruangan

Dimana :

Q (Tabel) = 100 W

n (jml org) = 4

CLF = 1

c) Beban Kalor Total = Q evaporator

4.2 Perhitungan Daya Kompresor

Untuk menghitung kapasitas kompresor, dimana :

Dimana :

h1 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kJ/kg)


commit to user

34

h2 = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)

ṁ ref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

Untuk mendapatkan nilai entalpi, dapat digunakan interpolasi berdasarkan

tekanan standar yang terjadi pada suction line dan discharge line.

Tekanan pada suction line = 210 kPa

Tekanan pada discharge line = 1500 kPa

Tabel 4.1 Saturation Table R134a

spec. Enthalphy ( kJ/kg ) TempoC

Pressure

kPa Liquid Latent Gas

-9 208,64 188,02 205,25 393,27

-8 216,93 189,34 204,53 393,87

55 1491,5 279,47 145,68 425,15

56 1528,2 281,06 144,41 425,47

Interpolasi pada suction line

Harga Entalpi :

Suhu :


commit to user

35

Interpolasi pada discharge line

Harga Entalpi :

Suhu :

Dengan menggunakan software coolpack dengan Ta = -8,9 dan Td = 55,23

maka h3 = h4 dapat ditentukan besarnya.

Maka ṁ ref dapat dicari dengan cara :


commit to user

36

Sehingga :

4.3 Perhitungan Efek Refrigerasi (RE).

4.4 Perhitungan Kerja Kompresi


commit to user

37

4.5 Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc)

4.6 Perhitungan Coefisien Of Performance (COP)

4.7 Perhitungan Aktual W Kompresor


commit to user

38

Isentropik Kompresor = 76,4% ( Mulyanef, Suryadimal dan Rico Andika,

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta, Padang-

Indonesia ).


commit to user

39

4.8 Pengujian Alat

4.8.1 Rumus perhitungan secara ideal :

1. Untuk mencari kapasitas pendinginan :

Dimana :

Qevap = Jumlah energi yang diserap di evaporator (Watt)

ṁ udara = Laju massa udara (kg/detik)

h1 = Entalpi udara masuk evaporator (kJ/kg)

h2 = Entalpi udara keluar evaporator (kJ/kg)

2. Untuk mencari daya kompresor :

Dimana :

Wkomp = Daya kompresor (Watt)

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

s = Slip (%)

3. Untuk mencari COP :

Dimana :

COP = Koefisien mesin pendingin


commit to user

40

Qevap = Kapasitas pendinginan (Watt)

Wkomp = Daya kompresor (Watt)

4.8.3 Perhitungan Hasil Uji

1. Perhitungan ṁ udara :

2. Perhitungan Qevap :


commit to user

41

1. Perhitungan Wkomp :

2. Perhitungan COP :


commit to user

42


commit to user

43

4.8.4 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian

1. Analisa antara Beban Pendinginan Hasil Rancangan dengan Kapasitas

Pendinginan

Berdasarkan rancangan Beban Pendinginan adalah 3564,238 Watt, dan

hasil pengujian didapat hasil Kapasitas Pendinginan untuk Qevap low = 3001,2

Watt, Qevap med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt.

Dari hasil tersebut, kapasitas pendinginan yang terjadi mampu untuk

menyerap beban pendinginan yang terjadi pada kabin sesuai hasil rancangan.

2. Analisa antara Kapasitas Kompresor Rancangan dangan Kapasitas

Kompresor Aktual

Kapasitas kompresor aktual yang diperoleh dari hasil uji adalah 1123,8

W (1,46 hp), sedangkan Daya Kompresor hasil rancangan 1004,5 (1,34 hp).

Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropik yaitu penyimpanan

proses kerja teoritis kompresor isentropik perancangan dengan kerja actual yang

sebenarnya terjadi.

3. Analisa antara COP rancangan dangan COP hasil pengujian

Hasil COP rancangan adalah 3,5, sedangkan hasil pengujian nilai COP

yang didapat 2,7 , 3,1 dan 3,4.

Nilai COP yang dihasilkan saat pengujian lebih kecil dari nilai COP

rancangan. Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropic saat kompresor

bekerja, sehingga daya kompresor akan lebih besar.

Daya kompresor aktual yang lebih besar dari daya kompresor

rancangan dengan memperhitungkan beban pendinginan sebanding dengan

kapasitas pendinginan ( beban pendinginan ≈ kapasitas pendinginan ), maka

COP aktual akan lebih kecil.


commit to user

44

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Mesin pendingin kendaraan ringan sudah berhasil dirancang, dibuat dan diuji

coba unjuk kerjanya.

2. Besarnya beban pendinginan yang rancang adalah untuk 4 orang adalah 3,56

kW. Beban ini mampu diatasi oleh mesin pendingin dimana pada setingan low

besarnya Qevap = 3,0 kW, pada setingan medium Qevap = 3,4 kW, dan pada

setingan high Qevap = 3,8 kW.

3. Besarnya daya kompresor yang dirancang sebesar 1,3 hp (ideal) atau 1,46

(aktual) dan dari hasil pengukuran besarnya daya yang dikonsumsi kompresor

adalah 1,1 kW.

4. COP rancangan mesin pendingin adalah 3,5 sedangkan dari hasil uji COP

pada setingan low adalah 2,7 , pada setingan medium adalah 3,1 dan pada

setingan high adalah 3,4.

5.2 Saran

Dalam proyek akhir ini terdapat beberapa ketidaksempurnaan. Diharapkan ke

depannya dalam perancangan pengkondisian udara dapat memperhatikan hal-hal detil

seperti :

1. Penempatan kisi-kisi yang lebih menunjang kenyamanan yaitu dengan

menambah kisi-kisi udara pada samping kanan dan kiri pada dashboard.

2. Harga konduktivitas thermal dari material komposit perlu diteliti lebih

pasti.


commit to user

45

Demikian yang dapat kami sampaikan, semoga ke depannya laporan ini dapat

dijadikan pedoman serta menjadi bermanfaat bagi para pembaca.

pembuatan sistem pendingin (ac) pada mobil bahan … · menggunakan kompresor ac (air conditioning...

Documents