pengaruh kecepatan putar poros kompresor …repository.usd.ac.id/34837/2/155214019_full.pdfdirancang...

i

PENGARUH KECEPATAN PUTAR POROS KOMPRESOR

TERHADAP KARAKTERISTIK MESIN AC MOBIL

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh :

S. DANU PRASETYO

NIM : 155214019

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE EFFECT OF THE COMPRESSOR SHAFT ROTATIONAL

SPEED ON THE CHARATERISTICS OF AN AUTOMOBILE

AIR CONDITIONER

FINAL PROJECT

As partial fullfilment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

by :

S. DANU PRASETYO

Student Number : 155214019

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


vii

ABSTRAK

Kebutuhan akan pendinginan ruang yang digunakan untuk mendinginkan

ruang mobil semakin meningkat. Tujuan penelitian ini adalah : (a) Merancang dan

merakit mesin AC mobil. (b) Mengetahui karakteristik mesin AC mobil, meliputi :

energi kalor yang diserap evaporator, mengetahui energi kalor yang dilepas

kondensor, mengetahui nilai COPaktual dan COPideal, mengetahui nilai kerja

kompresor, efisiensi AC mobil.

Motode yang dilakukan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan

ditempat laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Eksperimen AC mobi ini mengunakan siklus kompresi uap dengan menggunakan

refrigerant R-134a dan dimensi kabin panjang 150 cm x lebar 100 cm x tinggi 100

cm dengan bahan kabin menggunakan triplek yang dilapisi styrofoam didinding

dalam kabin. Komponen utama AC mobil yaitu : kompresor, evaporator, filter

receiver drier, katup ekspansi, Daya penggerak motor bakar sebesar 5,5 PK. Variasi

penelitian ini menggunakan variasi kecepatan poros kompresor dengan 3 kecepatan

: 1800 rpm, 1900 rpm, 2000 rpm.

Hasil penelitian memberikan kesimpulan : (a) Mesin AC mobil berhasil

dirancang dan dirakit, mesin AC mobil juga dapat bekerja dengan baik. (b) Mesin

AC mobil bekerja dengan siklus kompresi uap dengan baik. (1) Kerja kompresor

persatuan massa refrigerant (Win) terendah sebesar 37,984 kJ/kg pada kecepatan

putar poros kompresor 1800 rpm dan tertinggi sebesar 53,68 kJ/kg pada kecepatan

putar poros kompresor 2000 rpm. (2) Kalor persatuan massa refrigerant yang

diserap evaporator (Qin) terendah sebesar 163,416 kJ/kg pada kecepatan putar poros

kompresor 1800 rpm dan tertinggi sebesar 168,07 kJ/kg pada kecepatan putar poros

kompresor 1900 rpm. (3) Kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor

(Qout) terendah sebesar 211,4 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800

rpm dan tertinggi sebesar 221,52 kJ/kg pada kecepatan poros kompresor 2000 rpm.

(4) COPaktual mesin AC mobil yang dibuat mempunyai nilai terendah sebesar 3,127

pada kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm dan nilai tertinggi 3,406 pada

kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm. (5) COPideal mesin AC mobil yang

dibuat mempunyai nilai terendah 4,301 pada kecepatan putar poros kompresor 2000

rpm dan nilai tertinggi 4.525 pada kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm. (6)

Efesiensi yang dihasilkan AC mobil terendah 72,688 % pada kecepatan putar poros

kompresor 2000 rpm dan tertinggi 76,977 % pada kecepatan putar poros kompresor

1800 rpm.

Kata kunci : AC mobil dan siklus kompresi uap


viii

ABSTRACT

The need for air conditioner which used for car is increasing. The objectives

of this study are: (a) Designing and assembling car air conditioner engine. (b)

Knowing the characteristics of the car air conditioner engine, including: heat energy

absorbed by the evaporator, knowing the heat energy released by the condenser,

knowing the COPactual and COPideal values, knowing the working values of the

compressor, the efficiency of car air conditioner.

The researcher used experimental method which was carried out at the

mechanical laboratory of Sanata Dharma University in Yogyakarta. This

experiment of car air conditioner uses a vapor compression cycle using R-134a

refrigerant and cabin dimensions length 150 cm x width 100 cm x high 100 cm with

cabin material using styrofoam-coated plywood on the walls of cabin. The main

component of car air conditioner are: compressor, evaporator, filter receiver drier,

expansion valve, and fuel motor driving power of 5.5 PK. The variations of this

study uses the variations in straight compressors with three speeds: 1800 rpm, 1900

rpm, 2000 rpm.

The result of this study provides conclusions: (a) the car air conditioner

engine is successfully designed and assembles, also the car air conditioner engine

can work well. (b) The car air conditioner engine work with a vapor compression

cycle properly. (1) The lowest compressor work of the refrigerant (Win) mass is

37,984 kJ / kg at the straight compressor rotational speed of 1800 rpm and the

highest is 53, 68 kJ / kg at the straight compressor rotational speed of 2000 rpm. (2)

The lowest heat of the refrigerant absorbed by the evaporator (Qin) is 163.416 kJ /

kg at the straight compressor rotational speed 1800 rpm and the highest is 168.07

kJ / kg at the compressor shaft rotational speed of 1900 rpm. (3) The lowest heat of

the condenser (Qout) released refrigerant mass is 211.4 kJ / kg at straight compressor

rotational speed 1800 rpm and the highest is 221.52 kJ / kg at straight compressor

speed of 2000 rpm. (4) COPactual car air conditioning machine made has the lowest

value of 3.127 at the straight compressor rotational speed of 2000 rpm and the

highest value of 3.406 at the speed rotary of straight compressor is 1800 rpm. (5)

COPideal of a car air conditioner engine made has the lowest value of 4,301 at the

straight compressor rotational speed of 2000 rpm and the highest value of 4,525 at

the compressor shaft rotational speed of 1900 rpm. (6) The efficiency of the lowest

car air conditioner produced is 72,688% at the straight compressor rotational speed

of 2000 rpm and the highest is 76,977% at the speed of straight compressor on 1800

rpm.

Keyword : the car air conditioner and vapor compression cycle


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik

dan tepat pada waktunya.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, untuk mendapatkan gelar sarjana teknik dibidang Teknik Mesin.

Berkat bimbingan, nasehat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak,

akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu,

dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima kasih

sebesar-besarnya kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan

sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

3. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

4. Pratikto dan Kiki Sumiati sebagai orang tua saya yang selalu memberi semangat

dan dorongan baik berupa materi maupun spiritual.

5. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas semua ilmu yang telah diberikan

kepada penulis selama perkuliahan.


xi

DAFTAR ISI

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

TITLE PAGE .................................................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN........................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ v

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ...................... vi

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSTRACT ..................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ................................................................................... x

DAFTAR ISI .................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ................................................................................ 2

1.5 Manfaat Penilitian ............................................................................. 3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA .............................. 4

2.1 Dasar Teori .......................................................................................... 4

2.1.1 Bahan Pendingin ....................................................................... 5

2.1.1.1 Syarat – syarat Refrigerant ........................................... 5

2.1.1.2 Jenis – jenis Refrigerant ............................................... 6

2.1.2 Komponen Utama dan Komponen Pendukung AC Mobil ........ 7

2.1.3 Siklus Kompresi Uap ................................................................. 12

2.1.4 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik .................................. 15

2.2. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 22

3.1 Alur Penelitian ..................................................................................... 22


xii

3.2 Mesin yang Diteliti .............................................................................. 23

3.3 Variasi Penelitian ................................................................................. 24

3.4 Pembuatan Alat dan Alat Pendukung Penelitian ................................. 24

3.4.1 Komponen Mesin AC Mobil ..................................................... 24

3.4.2 Peralatan Pendukung Pembuatan AC Mobil ............................. 29

3.4.3 Alat Bantu Ukur ........................................................................ 33

3.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan ....................................... 36

3.6 Cara Pengambilan Data .................................................................... ... 37

3.7. Cara Membuat Kesimpulan ................................................................ 38

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................... 39

4.1 Data Hasil Penelitian ........................................................................... 39

4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ....................................................... 44

4.3 Pembahasan ......................................................................................... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 63

5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 63

5.2 Saran .................................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 65

LAMPIRAN ................................................................................................... 66


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mesin AC yang terdapat pada mobil ........................................ 5

Gambar 2.2 Kompresor AC mobil tipe swash plate .................................... 8

Gambar 2.3 Kondensor AC mobil ............................................................... 9

Gambar 2.4 Katup Ekspansi termostatik ...................................................... 9

Gambar 2.5 Evaporator ................................................................................ 10

Gambar 2.6 Ekstra Fan ................................................................................. 11

Gambar 2.7 Blower ...................................................................................... 11

Gambar 2.8 Receiver/filter dryer ................................................................. 12

Gambar 2.9 Skematik rangkaian utama siklus kompresi uap ...................... 12

Gambar 2.10 Siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan pemanasan

lanjut dan pendinginan lanjut .................................................... 13

Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram T-s dengan pemanasan

lanjut dan pendinginan lanjut .................................................... 13

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap diagram P-h R134a ................................. 19

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian ............................................................ 22

Gambar 3.2 Skematik mesin AC mobil ....................................................... 23

Gambar 3.3 Mesin AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian ............ 23

Gambar 3.4 Kompresor ................................................................................ 25

Gambar 3.5 Kompresor jenis swash plate.................................................... 25

Gambar 3.6 Kondensor ................................................................................ 26

Gambar 3.7 Evaporator ................................................................................ 27

Gambar 3.8 Receiver .................................................................................... 27

Gambar 3.9 Katup ekspansi ......................................................................... 28

Gambar 3.10 Refrigerant ............................................................................... 28

Gambar 3.11 Meteran..................................................................................... 29

Gambar 3.12 Styrofoam ................................................................................. 29

Gambar 3.13 Pompa vakum ........................................................................... 30

Gambar 3.14 Motor bakar .............................................................................. 31


xiv

Gambar 3.15 Sakelar ...................................................................................... 31

Gambar 3,16 Kipas kondensor ....................................................................... 32

Gambar 3.17 Kipas evaporator ...................................................................... 32

Gambar 3.18 Tachometer ............................................................................... 33

Gambar 3.19 Termokopel (kiri) dan alat penampil suhu digital (kanan) ....... 34

Gambar 3.20 Manifold gauge ........................................................................ 35

Gambar 3.21 Higrometer ............................................................................... 35

Gambar 3.22 Skematik pemasangan alat ukur ............................................... 36

Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a diambil rata-

rata pada Tabel 4.1 .................................................................... 45


rata pada Tabel 4.2 .................................................................... 49


rata pada Tabel 4.3 .................................................................... 53

Gambar 4.4 Win untuk berbagai variasi ....................................................... 57

Gambar 4.5 Qin untuk berbagai variasi ........................................................ 58

Gambar 4.6 Qout untuk berbagai variasi ....................................................... 59

Gambar 4.7 COPaktual untuk berbagai variasi ............................................... 60

Gambar 4.8 COPideal untuk berbagai variasi ................................................ 61

Gambar 4.9 efisiensi berbagai variasi .......................................................... 62


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Alat ukur tekanan ......................................................................... 34

Tabel 3.2 Alat ukur higrometer .................................................................... 36

Tabel 3.3 Tabel untuk hasil pengukuran ...................................................... 37

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada 1800 rpm ......................................... 39



Tabel 4.4 Perbandingan nilai Win tiap variasi .............................................. 57

Tabel 4.5 Perbandingan nilai Qin tiap variasi ............................................... 58

Tabel 4.6 Perbandingan nilai Qout tiap variasi.............................................. 59

Tabel 4.7 Perbandingan nilai COPaktual tiap variasi...................................... 60

Tabel 4.8 Perbandingan nilai COPideal tiap variasi ....................................... 61

Tabel 4.9 Perbandingan nilai efisiensi tiap variasi ...................................... 61


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada jaman sekarang ini, teknologi berkembang pesat untuk menunjang

perkembangan teknologi ini. Teknologi itu adalah AC mobil sederhana yang

bersumber energi dari listrik dan motor bakar. Aplikasi AC sering digunakan pada

kamar, ruang pertemuan, mall, perkantoran hingga untuk otomotif seperti bus,

mobil, dan pesawat. Fitur AC ini menjadi sangat penting bagi sebuah kendaraan

di daerah iklim tropis pun fitur ini sangat diperlukan karena suhu yang panas

sehingga sangat berfungsi sebagai penyejuk udara.

Dengan menggunakan pendingin udara (air conditioner) yang didapat pada

mobil, pengemudi dapat mengatur suhu udara yang terdapat pada kabin. Seperti di

kota besar maupun kota yang padat dengan kendaraan fitur AC ini sangat

diperlukan untuk kenyamanan berkendara, sedangkan saat hujan AC ini berfungsi

untuk membantu kondisi kaca menjadi tidak berembun sehingga pengendara tetap

aman. Pertama kali mobil dibuat, pengambilan oksigen dan sirkulasi udara dalam

kabin mobil bukan hanya mengandalkan jendala pada mobil. Hal tersebut tersebut

menimbulkan ketidakpraktisan dan ketidaknyamanan penumpang. Jika jendela

mobil dibuka maka udara dan polusi akan ikut termasuk dalam kabin yang

menyebabkan kondisi udara dalam kabin menjadi tidak sehat dan udara di dalam

kabin juga akan menjadi panas sehingga menimbulkan masalah kesehatan bagi

penumpang. Oleh karenanya diterapkan sistem pengondisian udara pada mobil.


2

Berdasarkan hal di atas, penulis tertarik untuk membuat dan meneliti AC yang

digunakan pada mobil. Dengan penelitian ini, penulis menjadi lebih memahami dan

mengetahui sistem kerja AC yang digunakan di berbagai kendaraan. Selain juga

memberikan konstribusi yang berarti bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut :

a. Bagaimana cara merancang dan merakit AC mobil ?

b. Bagaimana karakteristik mesin AC mobil yang telah dirakit tersebut ?

c. Bagaimana kondisi suhu udara yang dihasilkan mesin AC mobil ?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah :.

a. Merancang dan merakit mesin AC mobil.

b. Mengetahui karakteristik mesin AC mobil, meliputi :

1. Besarnya kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout)

2. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

3. Besarnya COPaktual dan COPideal mesin kompresi uap

4. Efisiensi mesin kompresi uap

5. Besarnya kerja yang dilakukan kompresor (win)

c. Mengetahui kondisi suhu udara yang dihasilkan dari AC mobil

1.4 Batasan Masalah

Batasan – batasan yang diambil dalam penelitan ini adalah :

a. Mesin AC mobil bekerja menggunakan mesin dengan siklus kompresi uap


3

b. Komponen utama dari mesin AC mobil adalah kondensor, kompresor,

altenator, blower, aki, freon, motor bakar.

c. Daya motor bakar yang digunakan sebesar 5,5 PK.

d. Komponen – komponen yang digunakan AC mobil menggunakan komponen

standar AC mobil yang ada di pasaran.

e. Refrigerant yang digunakan di dalam mesin AC mobil adalah R134a

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah :

a. Memberikan wawasan dan pengalaman bagi penulis.

b. Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para peneliti lain yang sebidang.

c. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan yang dapat ditempatkan di

perpustakaan atau dipublikasikan pada kalayak ramai.

d. Diperoleh teknologi tepat berupa AC mobil yang lebih bermanfaat


4

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Mesin AC mobil ini berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruang

ruang kabin, meliputi suhu udara dalam ruangan, kelembapan udara, dan kebutuhan

udara segar dalam ruang kabin serta kebersihan udara. Tujuan pengkondisian udara

ini agar pengguna AC mobil merasa nyaman ketika berada di dalam mobil.

Kebersihan udara dilakukan dengan pemasangan filter yang berfungsi untuk

menyaring itu udara sebelum dimasukkan ke dalam runag kabin. AC mobil bekerja

dengan sistem kompresi uap dan menggunakan refrigerant sebagai fluida kerjanya.

Jenis refrigerant yang digunakan AC mobil dipilih yang mempunyai sifat yang

ramah lingkungan. Suhu rancangan di dalam ruang kabin sekitar 20°C s/d 25°C dan

kelembaban udara di dalam ruang kabin sekitar 55% s/d 65%. Siklus kompresi uap

AC mobil ini terdiri dari komponen – komponen utama dan komponen tambahan.

Komponen utama ini terdiri dari kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator.

Adanya AC mobil, menyebabkan pengendara dapat lebih konsentrasi serta

lebih nyaman dalam mengendarakan mobilnya. Bila terjadi hujan adanya AC dapat

menghilangkan embun yang terjadi pada kaca. Penumpang juga dapat merasakan

perjalanannya yang lebih nyaman. Udara yang masuk ke dalam mobil juga relatif

bersih, terhindar dari gas buang mobil yang ada di jalan raya. Gambar 2.1

menyajikan gambar mesin AC mobil ketika sudah terpasang di mobil.


5

Gambar 2.1 Mesin AC yang terdapat pada mobil

(sumber : http://repairpal.com/)

2.1.1 Bahan Pendingin

Dalam suatu sistem pendingin yang menggunakan siklus kompresi uap,

refrigerant merupakan bagian atau komponen yang penting. Refrigerant berfungsi

sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor.

Refrigerant yang digunakan pada AC mobil adalah R – 134a karena bersifat ramah

lingkungan dan tidak merusak lingkungan terutama tidak merusak lapisan ozon.

2.1.1.1 Syarat – syarat Refrigerant

Refrigerant yang digunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap

sebaiknya memiliki sifat sebagai berikut :

a. Tidak beracun.

b. Tidak terbakar atau meledak jika tercampur dengan minyak pelumas dan udara.

c. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

d. Mempunyai kalor penguapan yang besar, agar kalor yang diserap evaporator

besar.

e. Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.


6

Secara khusus sifat ini dari refrigerant R-134a adalah :

a. Tidak mudah terbakar

b. Tidak menimbulkan pemanasan global dan tidak merusak lapisan ozon atau

bumi.

c. Memiliki kestabilan yang tinggi

d. Tidak beracun, berbau, dan berwarna.

2.1.1.2 Jenis – jenis Refrigerant

Contoh beberapa refrigerant yang ada dalam pasaran :

a. Amoniak (NH3)

Anomiak adalah satu – satunyab refrigerant selain kelompok dari fluoracarbon

yang masih digunakan sampai saat ini. Walopun amoniak (NH3) beracun dan

kadang terbakar atau meledak pada kondisi tertentu, namun amoniak (NH3) biasa

digunakan pada instalasi – instalasi suhu rendah pada industri besar.

b. Refrigerant-12

Refrigerant biasa dilambangkan R-12 mempunyai titik didih -21,6 oF (-29,8 o

C) pada tekanan 1 atm. Untuk melayani refrigerant rumah tangga dan di dalam

pengkondisian udara kendaraan otomotif.

c. Refrigerant-22

Refrigerant ini dilambangkan R-22 dan mempunyai rumusan kimia CHCIF. R-

22 memiliki titik didih -40,8 oC pada tekanan 1 atm. Refrigerant telah banyak

digunakan untuk menggantikan R-12 tetapi pada saat ini penggunaan refrigerant

jenis ini dilarang untuk digunakan karena kurang ramah lingkungan.


7

d. HFC (hydro Fluoro Carbon)

Jenis refrigerant ini yang sering digunakan karena memiliki sifat yang ramah

lingkungan sehingga tidak merusak bumi.

e. Udara

Penggunaan udara sebagai refrigerant umumnya dipergunakan di pesawat

terbang, sistem pendinginan ini menggunakan refrigerant udara menghasilkan COP

yang rendah tetapi aman.

f. R600a

Refrigerant R600a yang memiliki sebutan lain isobutana. Refrigerant ini

mempunyai titik didih -11,7°C. Jenis refrigerant ini umumnya dugunakan pada

kulkas, refrigerant ini sebagai pengganti R12 yang saat ini dilarang untuk

digunakan karena kurang ramah lingkungan.

g. R134a

Jenis refrigerant ini untuk saat ini sering digunakan pada AC mobil karena

memiliki sifat yang ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon saat terjadi

penguapan. sifat-sifat R134a bisa dilihat pada diagram Ph pada gambar 2.12.

2.1.2 Komponen Utama dan Komponen Pendukung AC Mobil

a. Komponen Utama

Komponen utama AC mobil dapat digolongkan menjadi komponen utama

dan komponen pendukung. Komponen utama antara lain meliputi kompresor,

evaporator, katup ekspansi, evaporator.

1. Kompresor


8

Kompresor adalah suatu alat yang terdapat dalam AC mobil yang kerjanya

bergerak. Fungsi kompresor adalah untuk menaikkan tekanan refrigerant. Fungsi

kompresor layaknya seperti jantung manusia dan refrigerant adalah darahnya.

Kompresor memiliki 2 saluran yaitu saluran hisap dan saluran buang. Saluran

buang dihubungkan dengan kondensor yang merupakan tekanan tinggi sedangkan

saluran hisap dihubungkan dengan evaporator yang bekerja pada bertekanan

rendah.

Gambar 2.2 Kompresor AC mobil tipe swash plate

(sumber : https://doktermobil.net/ )

2. Kondensor

Kondensor adalah sebuat alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

gas menjadi cairan yang kemudian dialirkan ke receiver dryer. Kondensor

berfungsi untuk memindahkan kalor dari refrigerant ke udara dengan melalui sirip-

sirip. Letak kondensor pada umumnya di depan radiator pada mobil.


https://doktermobil.net/kompresor-ac-mobil-baru/

9

Gambar 2.3 Kondensor AC mobil

(Sumber : https://ac-mobil.com)

3. Katup Ekspansi

Katup ekspansi adalah komponen AC mobil yang berfungsi untuk menurunkan

suhu dan tekanan yang mengakibatkan refrigerant yang berbentuk cair menjadi

berbentuk campuran gas dan cair. Sedangkan jenis katup ekspansi terdapat 2 jenis

yaitu jenis termostatik dan jenis pipa orifice.

Gambar 2.4 Katup Ekspansi termostatik

(Sumber : https://acmobilbagussurabaya.wordpress.com)

4. Evaporator

Evaporator adalah salah satu komponen pada AC mobil yang berfungsi untuk

mendinginkan udara yang nantinya dikirim blower menuju ke dalam ruang kabin


https://ac-mobil.com)/

10

mobil. Evaporator berfungsi sebagai tempat terjadinya perubahan refrigerant dari

fase cair menjadi fase gas.

Gambar 2.5 Evaporator

(Sumber : https://automotivexist.blogspot.com)

b. Komponen Pendukung

komponen pendukung dalam sistem AC mobil meliputi kipas,

receiver/filter dryer, pulley dan belt,serta pipa refrigerant.

1. Kipas

Kipas berfungsi mensirkulasikan udara di dalam dan di luar kabin. Kipas yang

terdapat di dalam kabin merupakan blower, sedangkan kipas (ekstra fan) yang

berada di luar kabin terdapat di kondensor. Blower berfungsi sebagai alat

pendukung untuk mensirkulasikan udara yang terdapat pada evaporator menuju ke

kabin, sedangkan kipas (ekstra fan) yang berada di kondensor berfungsi untuk

menyalurkan udara yang dipergunakan sebagai pendingin kondensor.


https://automotivexist.blogspot.com/

11

Gambar 2.6 Ekstra Fan

(Sumber : https://automotivexist.blogspot.com)

Gambar 2.7 Blower

(Sumber : http://www.anugerahjayaac.com)

2. Receiver (filter dryer)

Receiver/Filter dryer sering digunakan pada AC mobil yang menggunakan

katup ekspansi termostatik untuk menurunkan tekanan refrigeran dan terletak

diantara kondensor dan evaporator sebelum katup ekspansi. Didalam komponen ini

terdapat saringan dan pengering yang berfungsi sebagai penyerap kotoran dan air

yang terbawa bersirkulasi dengan refrigerant.


http://www.anugerahjayaac.com/

12

Gambar 2.8 Receiver/Filter dryer

(Sumber : http://bisnisonlinebest.blogspot.com)

2.1.3 Siklus Kompresi Uap

Dari sekian banyak mesin pendingin sebagian besar mesin pendingin bekerja

menggunakan siklus kompresi uap. AC mobil merupakan salah satu mesin

pendingin yang bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi

uap mempunyai empat komponen utama yang terdiri dari kompresor, kondensor,

katup ekspansi, dan evaporator, Gambar 2.12 menyajikan siklus kompresi uap.

Gambar 2.9 Skematik Rangkaian Komponen Utama Siklus Kompresi Uap

Proses yang terjadi pada siklus kompresi uap adalah refrigerant menyerap

kalor dari lingkungan yang mengakibatkan menguapnya refrigerant sehingga

refrigerant berubah menjadi gas. Refrigerant yang telah berubah fase menjadi gas


13

dikompresikan oleh kompresor menuju kondensor. Di dalam kondensor,

refrigerant akan mengalami proses kondensasi. Refrigerant membuang kalor ke

lingkungan sehingga refrigerant berubah fase dari gas panas lanjut menjadi gas

jenuh, dari gas jenuh cair jenuh dan cair jenuh ke cair lanjut. Kemudian menuju

katup ekspansi. Katup ekspansi akan menurunkan tekanan refrigerant sehingga

terjadi perubahan fase dari cair jenuh menjadi campuran cair gas, sehingga pada

saat refrigerant masuk ke dalam evaporator sudah dalam bentuk campuran cair dan

gas. Di evaporator sendiri terjadi perubahan fase dari campuran cair dan gas

menjadi gas panas lanjut yang di sertai peningkatan suhu sebelum dihisap kembali

oleh kompresor. Proses ini akan berlangsung secara berulang – ulang.

Siklus kompresi uap pada diagram p-h di sajikan pada Gambar 2.2

Gambar 2.10 Siklus Kompresi Uap Pada Diagram p-h Dengan Pemanasan

Lanjut dan Pendinginan Lanjut

Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram T-S dengan Pemanasan

Lanjut dan Pendinginan Lanjut


14

Proses dari kompresi uap tersusun ada beberapa proses. (a) proses kompresi

(b) proses penurunan suhu gas panas lanjut atau desuperheating (c) proses

kondensasi (d) proses pendinginan lanjut atau subcooling (e) proses ekspansi (f)

proses pendidihan atau evaporasi (g) proses pemanasan lanjut atau superheating..

a. Proses (1-2) Proses Kompresi

Proses ini terjadi dikompresor dan berlangsung secara isentropik adiabatik.

Dalam proses ini diperlukan tenaga dari luar untuk menggerakan kompresor (Win).

Kondisi awal refrigerant pada saat masuk ke dalam kompresor adalah uap panas

lanjut yang bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigerant akan

menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara

insentropic (iso entropi atau entropi tetap), maka temperatur ke luar kompresor pun

meningkat.

b. Proses (2-2) Proses Penurunan Suhu Gas Panas Lanjut atau Desuperheating

Proses ini disebut juga desuperheating adalah proses penurunan suhu dari gas

panas lanjut ke gas jenuh. Pada saat proses, kalor dari refrigerant dibuang keluar

sehingga suhu turun. Perpindahan kalor yang terjadi karena suhu refrigerant lebih

tinggi dibanding dengan suhu udara disekitar kondensor.

c. Proses (2-3) Proses Pengembunan atau Kondensasi

Proses ini terjadi pada kondensor. Refrigerant bertemperatur tinggi masuk

dalam kondensor utuk melepaskan kalor karena perbedaan suhu refrigerant yang

lebih tinggi dari pada suhu lingkungan disekitar.Proses ini terjadi perubahan fase

refrigerant berawal dari gas jenuh menjadi cair jenuh.


15

d. Prose (3-3) Proses Pendinginan Lanjut atau Subcooling

Pada proses pendinginan lanjut ini terjadi penurunan suhu. Proses pendinginan

lanjut membuat refrigerant yang keluar dari kondensor benar – benar dalam

keadaan cair sehingga lebih mudah mengalir kekatup ekspansi.

e. Proses (3-4) Proses Ekspansi

Proses penurunan tekanan ini berlangsung di katup ekspansi. Pada proses ini

tidak terjadi perubahan entalpi tetap terjadi penurunan tekanan dan temperatur.

Katup ekspansi ini selain berfungsi sebagai pernurun tekanan dan suhu, berfungsi

untuk mengatur laju aliran refrigerant. Pada proses ini, refrigerant mengalami

perubahan dari fase cari menjadi campuran cair dan gas.

f. Proses (4-1) Proses Pendidihan atau Evaporasi

Proses ini berlangsung secara isobar isotermal (tekanan konstan, temperatur

konstan) didalam evaporator. Kalor dari lingkungan akan diserap oleh cairan

refrigerant yang bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fase dari

campuran cair dan panas gas menjadi uap bertekanan rendah.

g. Proses (1-1) Proses Pemanasan Lanjut atau Superheating

Pada proses ini pemanasan lanjut terjadi kenaikan suhu. Proses berlangung

pada tekanan konstan. Dengan adanya pemanasan lanjut, refrigerant yang akan

masuk ke dalam kompresor benar – benar dalam kondisi gas. Hal ini membuat

kompresor bekerja lebih ringan dan aman.

2.1.4 Rumus – rumus Perhitungan Karakteristik

Untuk menentukan hasil unjuk kerja dari mesin pendingin diperlukan rumus–

rumus perhitungan seperti, kerja kompresor, kalor yang dilepas evaporator


16

persatuan massa refrigerant, kalor yang diserap evaporator, persatuan massa

refrigerant, COPaktual, COPideal, efisiensi dan laju aliran massa.

a. Kerja Kompresor

Besar kerja kompresor per satuan massa refrigerant dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.1)

Win = h2-h1 (2.1)

Pada Persamaan (2.1) :

o Win : kerja kompresor persatuan massa refrigerant, kJ/kg.

o h1 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor, kJ/kg.

o h2 : entalpi refrigerant saat keluar kompresor, kJ/kg.

b. Kalor yang dilepas kondensor

Besar kalor per satuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2)

Qout = h2 – h3 (2.2)


o Qout : kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor, kJ/kg.


o h3 : entalpi refrigerant saat masuk katup ekspansi, kJ/kg.

c. Kalor yang diserap evaporator

Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant dapat dihitung

dengan menggunakan Persamaan (2.3)

Qin = h1 – h4 (2.3)


17


o Qin : besar kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator.


o h4 : entalpi refrigerant saat masuk evaporator, kJ/kg.

d. Coefficient Of Performance (COPaktual)

COP dipergunakan untuk menyatakan performance (untuk kerja) dari siklus

refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka

akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan

karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerant (h1-h4) dengan kerja

kompresor (h2-h1) dinyatakan dalam Persamaan (2.4)

COPaktual = (h1 - h4) / (h2-h1) (2.4)


o COPaktual : koefisien prestasi mesin AC siklus kompresi uap dari mobil aktual



o h4 : entalpi refrigerant saat masuk evaporator, kJ/kg.

e. COPideal (Cofficient Of Performance)

Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada

siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5)

COPideal = Te / (Tc - Te) (2.5)


o COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil.

o Te : suhu kerja mutlak evaporator, K.


18

o Tc : suhu kerja mutlak kondensor, K.

f. Efisiensi mesin AC mobil

Besarnya efisiensi mesin AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.6)

Efisien = (COPaktual / COPideal) x 100% (2.6)

Pada Persaman (2.6) :

o COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil.

o COPaktual : koefisien prestasi aktual mesin AC mobil.

g. Laju aliran massa refrigerant

Besarnya laju aliran massa refrigerant dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (2.7)

ṁ = [(V.I)/(win x 1000)] (2.7)

Catatan :

1 watt = 1 J/s


o ṁ : laju aliran massa refrigerant, kg/detik

o V : Voltase kompresor, volt.

o I : Arus kompresor, ampere.

o Win : Kerja kompresor kompresor, kJ/kg.

Untuk mengetahui nilai entalpi dari setiap proses yang bekerja dalam siklus

kompresi uap, dapat menggunakan p-h diagram. Dengan bantuan diagram tekanan

entalpi, besaran yang penting seperti kerja kompresor, kerja kondensor, kerja

evaporator, dan COP dalam siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan


19

pendinginan lanjut dapat diketahui. Dalam diagram entalpi tekanan tergantung jenis

bahan pendingin (refrigerant) yang dipakai. Untuk diagram tekanan entalpi pada

jenis refrigerant 134a disajikan pada Gambar 2.11 dengan p-h refrigerant R-134a.

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap Diagram p-h untuk R134a

2.2 Tinjauan Pustaka

Mastur mastur, Khanif Setiyawan, Bambang Sugiantoro, (2016), meneliti

pengaruh variasi beban waktu pendinginan dan temperatur ruang terhadap

performasi mesin pendingin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh

terhadap waktu pendinginan dan temperatur di dalam ruang instalasi uji dengan

menggunakan AC split kapasitas ½ PK, untuk mengetahui beban manakah yang

menghasilkan laju aliran massa refrigerant, efek refrigerasi, daya kompressor, dan

Coefficient of performance yang paling tinggi dari variasi beban lampu. Variabel

dalam penelitian ini adalah lampu 100 watt, 200 watt, 300 watt, 400 watt, 500 watt.


20

Sedangkan variabel terkaitnya adalah putaran tetap pada kompressor, jenis

refrigerant 22, dinding ruang instalasi uji terbuat dari triplek. Data hasil grafik.

Penurunan temperatur di dalam ruang instalasi uji menjadi lebih lambat, karena

bertambahnya beban pendingin, disebabkan karena beban lampu yang lebih besar

akan melepaskan panas yang lebih besar ke udara. Laju aliran massa refrigerant

tertinggi pada beban lampu 500 watt yaitu 0,060556 kg/s, dalam waktu 8 menit.

efrigerasi tertinggi pada beban lampu 100 watt yaitu 202,702 kJ/kg, dalam waktu

20 menit. Daya yang di hasilkan kompressor tertinggi pada beban lampu 500 watt

yaitu 0,701 Kw dalam waktu 8 menit. Coefficient of performance tertinggi pada

beban lampu 300 watt yaitu 18,27979Kw dalam waktu 4 menit.

Khairil Anwar, (2010), Menenliti tentang efek beban pendingin terhadap

performa sistem mesin pemdingin. Efek beban pendingin terhadap kinerja sistem

mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien prestasi dan waktu

pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode eksperimentasi dengan variasi

beban pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200,

300, dan 400 watt didalam ruang pendingin. Data langsung dilakukan pada unit

pengujian mesin pendingin. Secara teoritis berdasarkan data diatas eksperimen

dengan menentukan kondisi refigerant pada setiap titik siklus. Performa optimum

pada pengujian selama 30 menit pada bola lampu 200 watt COP sebesar 2.64,

sedangkan waktu pendinginan diperoleh paling lama pada beban pendingin yang

tinggi (bola lampu 400 watt).

Marwan Effendy, (2005), Meneliti pengaruh kecepatan putaran poros

terhadap prestasi kerja mesin pendingin, penelitian ini untuk mengetahui pengaruh


21

variasi putaran poros kompresor terhadap prestasi kerja mesin pendingin. Intinya

apakah bertambahnya kecepatan putar poros akan meningkatkan koefisien prestasi

atau sebaliknya. Dalam penelitian ini alat uji mesin AC sederhana yang terdiri

komoresor, kondensor, katup ekspansi, dan evapurator dengan menggunakan

refrigerant R-134a. Membuat variasi putaran poros dilakukan dengan perubahan

ukuran diameter puli motor listrik yang menggerakan kompresor. Dengan variasi

diameter puli yang digunakan adalah d = 62 mm, d = 77 mm, d = 91 mm, dan d =

103 mm. Sistem tersebut diujijan diruangan yang memiliki beban lampu 200 watt

dengan beban panas Q = 680 Btu/hr beban ruangan secara keseluruhan sebesar

1249,55 Btu/hr. Dengan kecilnya kerja dilakukan kompresor, koefisien prestasi

yang dihasilkan akan meningkat. Pada n = 727,3 rpm; 871,8 rpm; 1058 rpm dan

1184 rpm secara berurutan COP yang dihasilkan sebesar 9,21; 8,53; 7,44 dan 6,92.

Namun waktu yang dibtuhkan proses pendinginan ruang sampai temperatur tertentu

semakin bertambah.

Mustaqim, Rusnoto, Slamet Subedjo, (2011) Analisa variasi beban

pendingin udara kapasitas 1PK pada ruang instalasi uji dengan pembebanan lampu.

Untuk mengetahui pengaruh variasi beban daya lampu terhadap prestasi kerja

mesin pendingin (COP). Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, suatu

metode untuk mencari hubungan sebab akibat antara dua factor yang sengaja

ditimbulkan.


22

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alur Penelitian

Penelitian dilakukan dengan mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada

Gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian


23

3.2 Mesin yang Diteliti

Mesin yang diteliti ini adalah mesin AC mobil dengan penggerak mula

menggunakan motor bakar. Penelitian dilakukan tanpa udara segar. Ukuran ruang

udara yang dikondisikan (kabin) ini memiliki ukuran p x l x t (1,5m x 1,2m x 1m).

Gambar 3.2 menyajikan gambar mesin AC mobil yang diteliti.

Gambar 3.2 Skematik mesin AC mobil

Gambar 3.3 Mesin AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian

E

A

G

B

D

C

F

I

J H


24

Keterangan gambar 3.2 :

A. Motor bakar

B. Kompresor

C. Kondensor

D. Katub ekspansi

E. Evaporator

F. Kabin

G. Blower

H. Kipas koondensor

I. Kopling magnet

J. Belt dan pulley

3.3 Variasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan kecepatan putar poros

kompresor.

a. Kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm.

b. Kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm.

c. Kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm.

3.4 Pembuatan Alat dan Alat Pendukung Penelitian

3.4.1 Komponen mesin AC mobil

Komponen utama AC mobil yang digunakan dalam penelitian ini adalah

kompresor, evaporator, katup ekspansi, kondensor, filter reciever drier dan

refrigerant.


25

a. Kompresor

Kompresor yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang tersaji

pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Kompresor

Gambar 3.5 Kompresor jenis swash plate

(sumber : https://www.toyota-industries.com)

Jenis kompresor : swash plate

Voltase : 220 V


https://www.toyota-industries.com)/

26

b. Kondensor

Kondensor yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang tersaji

pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Kondensor

Jenis kondensor : kondensor pipa bersirip

Ukuran : p x l x t = 50 cm x 40 cm x 3 cm

Bahan sirip : Besi jarak antar sirip : 3 mm

Bahan pipa : Besi diameter : 6 mm

c. Evaporator

Evaporator adalah salah satu komponen pada AC mobil yang berfungsi

untuk mendinginkan udara yang nanti dikirim blower menuju ke dalam ruang kabin

mobil. Gambar yang tersaji pada Gambar 3.7

Bahan pipa evaporator : tembaga

Diameter : 6 mm

Bahan sirip : alumunium

Ukuran : p x l x t = 30cm x 10cm x 5xm


27

Gambar 3.7 Evaporator

d. Receiver

Receiver yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang tersaji

pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Receiver

Diameter tabung : 6 cm

Tinggi tabung : 25 cm

e. Katup ekspansi


28

Katup ekspansi yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang

tersaji pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Katup Ekspansi

Jenis katup ekspansi : termostatik

f. Refrigerant

Refrigerant yang digunakan dalam penelitian ini adalah R134a seperti

gambar yang tersaji pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Refrigerant


29

3.4.2 Peralatan pendukung pembuatan AC mobil

Dalam pembuatan mesin AC mobil dengan penggerak mula motor bakar

diperlukan beberapa alat pendukung, seperti berikut :

a. Meteran

Meteran yang digunakan memiliki panjang maksimal 5 meter dan digunakan

untuk mengukur panjang besi plat untuk membuat rangka alat.

Gambar 3.11 Meteran

b. Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai isolator agar tidak terjadi kebocoran beban

pendinginan.

Gambar 3.12 Styrofoam


30

c. Pompa vakum

Pompa vakum berfungsi untuk menghilangkan gas-gas yang tidak diperlukan

seperti udara dan uap air di dalam siklus kompresi uap pada AC mobil. Gambar

3.13 menyajikan pompa vakum.

3.13 Pompa Vakum

(sumber :https://i2.wp.com)

d. Motor bakar

Motor bakar berfungsi sebagai penggerak mula yang memutarkan poros

kompresor agar sistem AC mobil berjalan.

Bahan bakar : Bensin

Volume langkah : 163 cc

Daya : 5,5 HP


31

Gambar 3.14 Motor Bakar

e. Sakelar

Sakelar adalah alat untuk pemutus atau penyambung aliran listrik.

Gambar 3.15 Sakelar

f. Kipas kondensor

Kipas kondensor berfungsi untuk mengalirkan udara melewati kondensor agar

pelepasan kalor pada kondensor lebih cepat.


32

Gambar 3.16 Kipas kondensor

Diameter kipas : 25 cm

Voltase : 12 volt

Daya kipas : 80 watt

g. Blower (kipas evaporator)

Blower berfungsi untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator menuju

kedalam kabin.

Gambar 3.17 Kipas evaporator

(sumber : http://www.sparepartsacbus.com)

Diameter : 4 inch

Jenis : sirrocco


http://www.sparepartsacbus.com)/shop/evaporator-blower-repalcement-denso/

33

Daya : 80 watt

3.4.3 Alat Bantu Ukur

Proses penelitian AC mobil ini membutuhkan alat yang dipergunakan untuk

membantu proses pengujian AC mobil.

a. Tachometer

Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan poros kompresor pada saat

kompresor bekerja.

Gambar 3.18 Tachometer

b. Termokopel dan alat penampil suhu digital

Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu udara yang akan diukur suhunya,

sedangkan alat penampilan suhu digital berfungsi menampilkan suhu hasil

pengukuran secara digital. Gambar 3.19 menyajikan gambar termokopel dan alat

penampil suhu digital tersebut.


34

Gambar 3.19 Termokopel (kiri) dan alat penampil suhu digital (kanan)

c. Pengukur Tekanan atau Manifold Gauge

Pengukur tekanan berfungsi untuk mengetahui tekanan pada refrigerant.

Pengukur tekanan berwarna merah menunjukkan sebagai tekanan tinggi sedangkan

berwarna biru menunjukkan sebagai tekanan rendah. Gambar 3.20 menyajikan

gambar pengukur tekanan (manifold gauge)

Tabel 3.1 Alat ukur tekanan

Alat ukur tekanan tinggi Alat ukur tekanan rendah

satuan Kisaran Kisaran

kg/cm2 0 s/d 500 0 s/d 250

psi 0 s/d 35 0 s/d 8


35

Gambar 3.20 Manifold Gauge

d. Higrometer

Higrometer berfungsi untuk mengukur kelembaban udara pada alat ini terdapat

termometer udara kering dan termometer udara basah. Gambar 3.21 menyajikan

gambar higrometer

Gambar 3.21 Higrometer


36

Tabel 3.2 Alat ukur higrometer

3.5 Cara mendapatkan data suhu dan tekanan pada titik yang ditentukan

Untuk mendapatkan data hasil penelitian dipergunakan alat ukur

termokopel dan alat ukur tekanan. Perngukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap

kompresor bekerja. Suhu ruang kabin yang dipertahankan pada suhu 18°C - 20°

Gambar 3.22 Skematik pemasangan alat ukur

Keterangan untuk gambar 3.22 :

1. Titik 1 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan (P1) dan termokopel (T1)

2. Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan (P2)

3. Titik 3 : Tempat pemasangan termokopel (T3)

Tdb suhu Twb

50 ℃ 50

40 ℃ 40

30 ℃ 30

20 ℃ 20

10 ℃ 10

0 ℃ 0

1

3 2

4

T3 P2

P1,T1

Tdb,Twb


37

4. Titik 4 : Tempat pemasangan hygrometer

Tabel 3.3 Tabel untuk hasil pengukuran

No waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

℃

T3

℃

suhu kabin

mati nyala Tdb Twb

1

2

3

3.6 Cara mengolah data

Prosedur pengolahan data :

a. Setelah semua data tekanan (P1 dan P2) dan suhu (T1 dan T3) sudah didapat

langkah selanjutnya menggambar proses siklus kompresi uap pada P-h

diagram. Dari P-h diagram dapat diketahui nilai entalpi (h1,h2,h3,h4), suhu

evaporator, suhu kondensor dan suhu refrigerant keluar kondensor.

b. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk

menghitung besarnya kerja kompresor dengan Persamaan (2.1), kalor yang

dilepas kondensor dengan Persamaan (2.2), kalor yang diserap evaporator

dengan Persamaan (2.3),menghitung COPaktual dengan Persamaan (2.4),

menghitung COPideal dengan Persamaan (2.5), menghitung besar efisiensi

dengan Persamaan (2.6), menghitung laju aliran massa refrigerant dengan

Persamaan (2.7).

c. Hasil perhituungan (Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, efisiensi, laju aliran

massa) kemudian digambarkan dalam bentuk grafik. Dalam proses

pembahasan harus mempertimbangkan hasil penelitian sebelumnya dan tidak

lepas dari tujuan penelitian.


38

3.7 Cara mendapatkan kesimpulan

Kesimpulan diperoleh dari hasil pembahasan yang telah dilakukan.

Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan dan harus menjawab tujuan dari

penelitian.


39

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Data hasil penelitian yang dicatat adalah nilai tekanan refrigerant (P1 dan

P2), suhu refrigerant (T1 dan T3), suhu kabin (Twb dan Tdb). Data hasil pengukuran

disajikan pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada 1800 rpm

No Waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

(℃)

T3

(℃)

Suhu Kabin

Nyala Mati Tdb Twb

1 00:00 07:12 10 150 33,00 32,50 22,00 16,50

2 07:23 07:54 15 180 23,80 42,70 22,00 16,50

3 08:07 08:38 15 175 23,70 43,50 21,50 16,50

4 08:52 09:17 15 175 24,50 42,80 21,50 16,25

5 09:13 09:58 15 175 23,90 42,50 21,50 16,25

6 10:12 10:38 15 175 24,30 42,25 21,50 16,25

7 10:52 11:18 14 170 23,40 41,90 21,50 16,00

8 11:33 11:57 15 175 23,70 41,80 21,50 16,00

9 12:13 12:38 15 175 24,00 41,90 21,50 16,00

10 12:52 13:18 15 180 23,90 41,95 21,50 16,00

11 13:33 14:00 15 185 23,40 41,55 21,50 16,00

12 14:14 14:43 15 180 23,70 42,00 21,50 16,00

13 14:57 15:22 15 180 24,30 42,65 21,50 16,00

14 15:37 16:04 15 180 23,50 42,20 21,50 16,00

15 16:19 16:45 15 180 23,60 41,65 21,50 16,00

16 17:00 17:29 15 180 24,00 41,90 21,50 15,75

17 17:42 18:11 15 180 23,30 42,45 21,50 15,75

18 18:24 18:52 15 180 24,10 42,60 21,50 15,75

19 19:07 19:32 15 180 23,60 41,65 21,50 15,75

20 19:47 20:16 15 180 23,80 42,40 21,50 15,75

21 20:29 20:51 15 180 24,30 42,45 21,50 15,75

22 21:06 21:32 15 180 23,70 41,55 21,50 15,75


40

No Waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

℃

T3

℃

Suhu Kabin

Mati Nyala Tdb Twb

23 21:47 22:12 15 175 23,40 41,65 21,50 15,75

24 22:28 22:49 15 180 23,60 41,75 21,50 15,75

25 23:06 23:28 15 175 23,20 41,00 21,50 15,75

26 23:44 34:05 15 175 23,10 40,65 21,50 15,75

27 24:24 24:42 15 180 23,70 40,45 21,50 15,75

28 24:59 25:23 15 175 23,40 40,35 21,50 15,75

29 25:39 26:00 15 175 23,60 40,35 21,50 15,75

30 26:17 26:37 15 175 23,30 40,35 21,50 15,75

31 26:54 27:15 15 175 23,40 40,25 21,50 15,75

32 27:32 27:41 15 175 23,80 40,50 21,50 15,75

33 27:52 28:01 15 175 24,00 40,25 21,50 15,75

34 28:10 28:30 15 175 23,90 40,25 21,50 15,75

35 28:48 29:09 15 175 24,20 40,80 21,50 15,75

36 29:26 29:48 15 175 23,80 41,05 21,50 15,75

37 30:05 30:24 15 175 23,90 40,75 21,50 15,75

Rata-rata 14,838 176,486 23,995 41,331 21,527 15,912


No Waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

(℃)

T3

(℃)

Suhu Kabin

Nyala Mati Tdb Twb

1 0 00:45 13 150 32,70 17,90 29,50 21,50

2 00:54 01:15 13 160 28,30 35,10 27,50 19,50

3 01:25 01:43 13 165 21,50 35,85 24,50 18,50

4 01:56 02:14 13 165 20,60 35,75 23,00 17,00

5 02:29 02:45 13 165 20,00 36,15 21,50 16,00

6 02:59 03:16 13 160 19,80 36,50 21,00 16,00

7 03:33 03:49 13 155 19,80 36,40 20,50 15,50

8 04:06 04:22 13 155 20,20 36,20 20,50 15,50

9 04:41 04:57 13 160 19,90 36,15 20,00 15,50

10 05:16 05:31 13 160 19.60 36,15 20,00 15,25

11 05:51 06:06 13 165 20,00 36,05 19,75 15,00

12 06:26 06:41 13 165 19,50 36,10 19,50 15,00

13 07:02 07:17 13 165 19,60 36,05 19,50 15,00

14 07:37 07:53 13 160 19,90 36,65 19,50 15,00

15 08:13 08:28 13 160 19,90 36,45 19,50 15,00


41

No Waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

℃

T3

℃

Suhu Kabin

Mati Nyala Tdb Twb

16 08:49 09:04 13 160 19,80 36,45 19,50 15,00

17 09:25 09:40 13 160 20,00 36,10 19,50 15,00

18 10:02 10:17 13 160 20,00 36,20 19,50 15,00

19 10:39 10:54 13 160 20,60 36,25 19,25 15,00

20 11:15 11:30 13 155 20,60 36,60 19,25 15,00

21 11:52 12:07 13 160 20,70 36,80 19,25 15,00

22 12:29 12:44 13 165 20,30 36,10 19,25 15,00

23 13:05 13:19 13 165 20,20 36,45 19,25 15,00

24 13:41 13:56 13 165 20,40 36,65 19,25 15,00

25 14:17 14:32 13 160 20,30 36,90 19,25 15,00

26 14:54 15:08 13 155 21,10 36,60 19,25 15,00

27 15:30 15:45 13 160 21,20 36,70 19,00 14,75

28 16:07 16:22 13 160 20,60 36,60 19,00 14,75

29 16:45 17:00 13 165 20,50 36,85 19,00 14,75

30 17:21 17:37 13 165 20,40 36,80 19,00 14,75

31 17:58 18:13 13 165 20,80 36,70 19,00 14,75

32 18:36 18:50 13 165 20,80 36,65 19,00 14,75

33 19:14 19:28 13 165 20,70 36,65 19,00 14,75

34 19:51 20:06 13 160 20,30 36,65 19,00 14,75

35 20:29 20:44 13 165 20,70 37,30 19,00 14,75

36 21:07 21:21 13 160 20,40 37,25 19,00 14,75

37 21:45 22:00 13 160 19,90 37,60 19,00 14,75

38 22:23 22:38 13 160 20,50 37,80 19,00 14,75

39 23:00 23:15 13 165 20,40 37,85 19,00 14,75

40 23:37 23:52 14 165 20,20 37,90 19,00 14,75

41 24:14 24:29 14 165 20,20 37,90 19,00 14,75

42 24:51 25:06 13 165 20,80 37,95 19,00 14,75

43 25:29 25:44 14 165 21,00 38,10 19,00 14,75

44 26:06 26:21 14 160 20,70 38,30 19,00 14,75

45 26:43 26:57 14 165 19,10 35,30 19,00 14,75

46 27:21 27:35 14 165 18,90 34,90 19,00 14,75

47 27:57 28:12 14 165 19,30 35,30 19,00 14,75

48 28:34 28:50 14 165 19,60 35,50 19,00 14,75

49 29:12 29:26 14 165 19,40 34,95 19,00 14,75

50 29:49 29:57 14 165 19,40 34,70 19,00 14,75

51 30:04 30:17 14 165 19,60 36,40 19,00 14,75

Rata-rata 13,216 162,059 20,202 36,140 19,868 15,275


42


No Waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

(℃)

T3

(℃)

Suhu Kabin

Nyala Mati Tdb Twb

1 00:00 01:44 9 155 31,70 15,60 22,00 20,00

2 01:54 02:21 12 170 25,10 44,90 20,50 18,50

3 02:33 02:50 12 170 23,30 42,20 20,00 18,00

4 03:04 03:22 12 170 21,30 40,80 19,50 17,75

5 03:37 03:53 12 170 22,70 40,90 19,00 17,00

6 04:09 04:26 12 170 22,70 31,00 19,00 16,50

7 04:42 04:58 12 170 22,90 39,95 19,00 16,50

8 05:16 05:32 12 170 22,80 38,30 18,75 16,00

9 05:50 06:06 12 170 22,80 34,15 18,50 15,75

10 06:25 06:40 13 170 22,50 33,90 18,50 15,50

11 06:59 07:15 13 170 21,10 38,15 18,50 15,50

12 07:34 07:50 13 175 21,20 39,30 18,50 15,50

13 08:09 08:25 13 170 22,10 36,00 18,50 15,50

14 08:44 09:00 13 175 21,70 43,05 18,50 15,50

15 09:19 09:35 13 175 22,20 37,50 18,50 15,00

16 09:54 10:10 13 175 23,60 37,80 18,50 15,00

17 10:30 10:46 13 175 23,20 34,75 18,50 15,00

18 11:05 11:21 13 175 22,60 37,15 18,50 15,00

19 11:41 11:57 13 175 22,70 38,55 18,50 15,00

20 12:17 12:34 13 175 23,50 38,55 18,50 15,00

21 12:53 13:09 13 175 22,30 38,25 18,50 15,00

22 13:31 13:46 13 175 22,90 38,65 18,50 15,00

23 14:07 14:22 14 175 23,00 36,50 18,50 15,00

24 14:43 14:59 13 175 22,30 39,10 18,50 15,00

25 15:21 15:37 13 175 22,40 38,15 18,50 15,00

26 15:57 16:13 13 175 22,90 37,00 18,50 15,00

27 16:34 16:50 13 175 23,20 36,60 18,50 15,00

28 17:11 17:27 13 175 22,60 39,30 18,50 15,00

29 17:48 18:05 13 175 22,90 36,50 18,50 15,00

30 18:25 18:42 13 175 23,60 39,40 18,50 15,00

31 19:03 19:19 13 175 23,90 39,00 18,50 15,00

32 19:40 19:56 13 175 23,90 37,50 18,50 15,00

33 20:18 20:34 13 175 23,60 37,90 18,50 15,00

34 20:55 21:11 13 175 23,60 39,45 18,50 15,00


43

No Waktu P1

(psig)

P2

(psig)

T1

℃

T3

℃

Suhu Kabin

Mati Nyala Tdb Twb

35 21:33 21:48 13 175 23,20 39,60 18,50 15,00

36 22:10 22:26 13 175 22,30 39,40 18,50 15,00

37 22:47 23:04 13 175 23,00 38,85 18,50 15,00

38 23:25 23:40 13 175 23,40 39,00 18,50 15,00

39 24:03 24:19 13 175 23,50 39,10 18,50 15,00

40 24:41 24:56 13 175 22,90 38,80 18,50 15,00

41 25:17 25:33 13 175 23,30 38,95 18,50 15,00

42 25:56 26:11 13 175 23,20 38,70 18,50 15,00

43 26:33 26:49 13 175 22,50 38,40 18,50 15,00

44 27:11 27:27 13 175 22,10 38,90 18,50 15,00

45 27:48 28:04 13 175 21,90 38,80 18,50 15,00

46 28:26 28:42 13 175 22,00 38,35 18,50 15,00

47 29:04 29:20 13 175 22,50 38,25 18,50 15,00

48 29:41 29:57 13 175 22,90 38,90 18,50 15,00

49 30:15 30:28 13 175 22,50 38,20 18,50 15,00

Rata-rata 12,776 173,469 22,980 37,918 18,699 15,480

Keterangan :

P1 : Tekanan refrigerant saat masuk kompresor (psig)

P2 : Tekanan refrigerant saat keluar kompresor (psig)

T1 : Suhu refrigerant saat masuk kompresor (℃)

T3 : Suhu refrigerant saat masuk katup ekspansi (℃)

Twb : Suhu udara basah (℃)

Twb : Suhu udara kering (℃)


44

4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data

Dari data tekanan dan suhu yang didapat dan dengan menggambarkan pada

diagram P-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Dalam perhitungan ini data

pengukuran tekanan (P1 dan P2) ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut,

kemudian satuannya dikonversi kesatuan MPa ( 1 psi = 0,0069 MPa) dan suhu T1

dan T3 terdapat dari rata-rata pada tabel.

Daya memperhatikan data pada Tabel 4.1 untuk kecepatan 1800 rpm, dapat

diperoleh.

P1 : 14,838 psig + 14,7 psi = (29,538 x 0,0069 MPa) = 0,2037 MPa


T1 : 23,995 ℃

T3 : 42,331 ℃

Dari Gambar 4.1 dari Tabel sifat-sifat R134a dapat diperoleh :

Te : -9,6 ℃ (suhu kerja evaporator)

Tc : 49,97 ℃ (suhu kerja kondensor)

h1 : 422,016 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)

h2 : 470 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)

h3 : 258,6 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)

h4 : 258,6 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar katub ekspansi)


45

Gam

bar

4.1

Sik

lus

kom

pre

si u

ap p

ada

dia

gra

m P

-h R

134a

dia

mbil

rat

a-ra

ta p

ada

Tab

el 4

.1


46

a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)

Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant pada mesin

siklus kompresi uap mobil dapat menggunakan Persamaan (2.1) :

Win = h2 - h1

= 470 kJ/kg - 422,016 kJ/kg

= 47,984 kJ/kg

Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 47,984 kJ/kg

b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout)

Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas

kondensor pada mesin siklus kompresi uap dapat menggunakan Persamaan (2.2) :

Qout = h2 - h3

= 470 kJ/kg - 258,6 kJ/kg

= 211,4 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 211,4 kJ/kg

c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)

Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator

mesin siklus kompresi uap mobil dapat menggunakan Persamaan (2.4) :

Qin = h1 – h4

= 422,016 kJ/kg - 258,6 kJ/kg

= 163,416 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 163,416

kJ/kg


47

d. COP ideal

COP ideal dari siklus kompresi uap dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.6):

COP ideal = Te

Tc-Te

= 263,55

323,12-263,55

= 4,424

Maka COP ideal mesin siklus kompresi uap dari mesin AC mobil sebesar 4,424

e. COP aktual

COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja mesin siklus kompresi

uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :

COP aktual = Qin / Win

= 163,416 / 47,984

= 3,406

Maka COP aktual sebesar 3,406

f. Efisiensi (դ )

Untuk mendapatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :

դ = (COP aktual / COP ideal) x 100%

= (3,406 / 4,424) x 100%


48

= 76,977 %

Maka efisiensi AC mobil sebesar 76,977%

Dengan memperhatikan data pada Tabel 4.2 untuk kecepatan 1900 rpm,

dapat diperoleh.



T1 : 20,202 ℃

T3 : 36, 140 ℃

Dari Gambar 4.2 dapat diperoleh :








49

Gam

bar

4.2

Sik

lus

kom

pre

si u

ap p

ada

dia

gra

m P

-h R

134a

dia

mbil

rat

a-ra

ta p

ada

Tab

el 4

.2


50


Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang

dihasilkan mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan

Persamaan (2.1) :

Win = h2 - h1

= 468 kJ/kg - 418,88 kJ/kg

= 49,12 kJ/kg



Untuk mendapatkan besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas

kondensor pada mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan

Persamaan (2.2) :

Qout = h2 - h3

= 468 kJ/kg – 250,81 kJ/kg

= 217,19 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 217,19

kJ/kg



pada mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan

(2.4) :


51

Qin = h1 – h4

= 418,88 kJ/kg – 250,81 kJ/kg

= 168,07 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 168,07

kJ/kg

d. COP ideal

COP ideal menghitung performance ideal mesin siklus kompresi uap pada AC

mobil menggunakan Persamaan (2.6) :

COP ideal = Te

Tc-Te

= 262,11

320,03-262,11

= 4,525

Maka COP ideal AC mobil sebesar 4,525

e. COP aktual

COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja dari mesin siklus

kompresi uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.5) :


= 168,07 / 49,12

= 3,422



52

f. Efisiensi (դ )

Untuk mendapatkan efisiensi dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil

dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :


= (3,422/ 4,525) x 100%

= 75,610 %

Maka efisiensi AC mobil sebesar 75,610%

Dengan memperhatikan Tabel 4.3 untuk kecepatan 1900 rpm, dapat

diperoleh.

P1 : 12,776 psig + 14,7 psi = 27,476 x 0,0069 = 0,1894 MPa

P2 : 173,469 psig + 14,7 psi = 188,169 x 0,0069 = 1,2974 MPa

T1 : 22,980 ℃

T3 : 37,910 ℃

Dari Gambar 4.3 dapat diperoleh :








53

Gam

bar

4.3

Sik

lus

kom

pre

si u

ap p

ada

dia

gra

m P

-h R

134a

dia

mbil

rat

a-ra

ta p

ada

Tab

el 4

.3


54


Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang

dihasilkan mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan

Persamaan (2.1) :

Win = h2 - h1

= 475 kJ/kg - 421,32 kJ/kg

= 53,68 kJ/kg



Untuk mendapatkan besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas

kondensor pada mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan

Persamaan (2.2) :

Qout = h2 - h3

= 475 kJ/kg – 253,48 kJ/kg

= 221,52 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 221,52

kJ/kg


55



dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan

(2.4) :

Qin = h1 – h4

= 421,32 kJ/kg – 253,48 kJ/kg

= 167,84 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 168,84

kJ/kg

d. COP ideal

COP ideal menghitung performance ideal dari mesin siklus kompresi uap pada

AC mobil menggunakan Persamaan (2.6) :

COP ideal = Te

Tc-Te

= 261,66

322,49-261,66

= 4,301

Maka COP ideal AC mobil sebesar 4,301

e. COP aktual

COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja dari mesin siklus

kompresi uap pada AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.5) :


56


= 167,84 / 53,68

= 3,127


f. Efisiensi (դ )

Untuk mendapatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :


= (3,127/ 4,301) x 100%

= 72,688 %

Maka efisiensi AC mobil sebesar 72,688 %

4.3 Pembahasan

Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin AC mobil dapat

bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik. Hasil penelitian ini dapat

memberikan keuntungan karena ada proses pemanasan lanjut dan pendinginan

lanjut, maka dapat menaikkan nilai COP dan efisiensi mesin AC mobil. Begitu juga

dengan kondisi refrigerant pada saat masuk kompresor sudah benar benar berubah

fase menjadi gas, sehingga proses kompresi dapat bejalan ideal dan tidak merusak

kompresor. Refigerant ketika masuk katup ekspansi juga dalam keadaan cair

sehingga tidak merusak katup ekpansi saat berjalannya siklus kompresi uap. Dari

hasil perhitungan yang dilakukan dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut

maka data yang diambil terdapat perbandingan tiap variasi.


57

Tabel 4.4 Perbandingan nilai Win tiap variasi

No Variasi Penelitian Win (kJ/kg)

1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 47,984



Gambar 4.4 Win untuk berbagai variasi

Dari Tabel 4.4 memperlihatkan perbandingan Win tiap variasi. Kerja

kompresor berubah terhadap perubahan kecepatan poros kompresor. Semakin cepat

putaran poros kompresor kerja kompresor semakin besar, artinya energi yang

dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor semakin besar. Bahan bakar yang

digunakan untuk mengoperasikan AC mobil, semakin banyak atau semakin boros.

47.984

49.12

53.68

Win

kJ/

kg

putaran poros kompresor

1800 rpm

1900 rpm

2000 rpm


58

4.5 Tabel Perbandingan nilai Qin tiap variasi

No Variasi Qin (kJ/kg)




Gambar 4.5 Qin untuk berbagai variasi

Dari Tabel 4.5 memperlihatkan besarnya perbandingan Qin tiap variasi.

Nilai rata-rata Qin yang terendah terjadi pada kecepatan poros kompresor 1800 rpm.

Sedangkan nilai tertinggi pada kecepatan poros kompresor 1900 rpm. Ketika

kecepatan poros kompresor dinaikan nilai Qin justru menurun, sepertinya untuk

putaran poros kompresor dari 1800 rpm s/d 1900 rpm, semakin dinaikan kecepatan

putar poros kompresor Qin semakin bertambah naik, tetapi ketika kecepatan poros

dinaikkan lagi penyerapan kalor yang terjadi pada evaporator (Qin) semakin turun,

kesimpulan ini belum tentu tepat benar, memngingat variasi yang dilakukan hanya

3 variasi.

163.416

168.07167.84

Qin

kJ/

kg


1800 rpm

1900 rpm

2000 rpm


59

Tabel 4.6 Perbandingan nilai Qout tiap variasi

No Variasi Penelitian Qout (kJ/kg)




Gambar 4.6 Qout untuk berbagai variasi

Dari Tabel 4.6 memperlihatkan besarnya perbandingan Qout tiap variasi. Hal

ini sesuai dengan perubahan yang terjadi pada kompresor dan evaporator, karena

kalor yang dilepas kondensor sama dengan kalor yang diserap evaporator ditambah

dengan kerja kompresor. Pada putaran 1800 s/d 2000 rpm, semakin tinggi putaran

poros kompresor Win yang dibutuhkan semakin besar, sedangkan pada putaran

1800 s/d 1900 rpm, semakin tinggi putaran poros kompresor, semakin tinggi tinggi

Qin nya. Dengan demikian dapat disimpulkan bagwa pada putaran 1800 s/d 1900

rpm sekin tinggi putaran poros kompresor, semakin besar pula kalor yang dilepas

oleh kondensor (Qout). Untuk putaran dari 1900 rpm s/d 200 rpm, ternyata

211.4

217.19

221.52

QoutkJ/

kg

perbandingan putaran poros kompresor

1800 rpm

1900 rpm

2000 rpm


60

dihasilkan suatu keadaan semakin cepat putaran poros kompresor Qout yang

dihasilkan semakin besar, hal ini berarti besar daya kompresor yang

menyebabkannya.

4.7 Tabel Perbandingan nilai COPaktual tiap variasi

No Variasi COPaktual




Gambar 4.7 COPaktual untuk berbagai variasi

Dari Tabel 4.7 memperlihatkan besarnya perbandingan COPaktual tiap

variasi. Nilai terendah pada kecepatan 2000 rpm hal ini disebabkan karena seperti

diketahui kerja kompresor mempengaruhi COPaktual, jika kerja kompresor semakin

besar maka nilai COPaktual semakin menurun, sedangkan jika pada putaran tersebut

kerja yang dilakukan kompresor tinggi. Pada penelitian ini COPaktual terbaik

dimiliki saat putaran putar poros kompresor sebesar 1900rpm.

3.4063.422

3.127CO

Pak

tual


1800 rpm

1900 rpm

2000 rpm


61

Tabel 4.8 Perbandingan nilai COPideal tiap variasi

No Variasi COPideal




Gambar 4.8 COPideal untuk berbagai variasi

Dari tabel 4.8 memperlihatkan besarnya perbandingan COPideal tiap variasi.

Nilai terendah pada kecepatan 2000 rpm hal ini disebab karena suhu evaporator

memperngaruhi COPideal jika suhu evaporator semakin besar maka nilai COPideal

semakin besar. Pada penelitian ini COPideal dimiliki terbaik pada saat kecepatan

poros kompresor sebesar 1900 rpm.

Tabel 4.9 Perbandingan nilai efisiensi tiap variasi

No Variasi Efisiensi

1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 76,977%



4.424

4.525

4.301CO

Pid

eal


1800 rpm

1900 rpm

2000 rpm


62

Gambar 4.9 Efisiensi berbagai variasi

Dari Tabel 4.9 memperlihatkan besarnya efisiensi tiap variasi. Nilai

terendah terdapat pada kecepatan 2000 rpm sedangkan nilai tertinggi terdapat pada

kecepatan 1800 rpm. Semakin cepat putaran poros kompresor maka perubahan

kerja kompresor juga semakin berat karena transfer kalor yeng terjadi dan dapat

dilihat dari Gambar 4.8 yang menunjukkan efisiensi semakin menurun. Hal ini

disebabkan karena COPideal mempengaruhi efisiensi jika semakin besar COPidealnya

maka efisiensinya semakin menurun, sedangkan jika COPidealnya semakin kecil

maka efisiensinya semakin besar. Pada penelitian ini efisiensi terbaik dimiliki pada

kecepatan putar poros kompresor sebesar 1800 rpm. Pemasangan pipa refrigerant

yang terpasang ada kemungkinan aliran yang terjadi tidak sempurna dan ruang

kabin masih belum tertutup sempurna disebabkan ruang kabin terbuat dari triplek

dan styrofoam masih belum sempurna. Hal ini yang memungkinkan efisiensi mesin

AC mobil tidak mencapai maksimalnya.

76.977

75.610

72.688

efis

iensi


1800 rpm

1900 rpm

2000 rpm


63

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian mesin AC mobil dapat diambil kesimpulan sebagai berikut

a. Mesin AC mobil berhasil dirancang dan dirakit, mesin AC mobil juga dapat

bekerja dengan baik.

b. Mesin AC mobil bekerja dengan siklus kompresi uap dengan baik.

1. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win) terendah sebesar 37,984

kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm dan tertinggi sebesar

53,68 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm.

2. Kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator (Qin) terendah

sebesar 163,416 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm dan

tertinggi sebesar 168,07 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1900

rpm.

3. Kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor (Qout) terendah

sebesar 211,4 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm dan

tertinggi sebesar 221,52 kJ/kg pada kecepatan poros kompresor 2000 rpm.

4. COPaktual mesin AC mobil yang dibuat mempunyai nilai terendah sebesar

3,127 pada kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm dan nilai tertinggi

3,406 pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm.

5. COPideal mesin AC mobil yang dibuat mempunyai nilai terendah 4,301 pada

kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm dan nilai tertinggi 4.525 pada

kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm.


64

6. Efesiensi yang dihasilkan AC mobil terendah 72,688 % pada kecepatan

putar poros kompresor 2000 rpm dan tertinggi 76,977 % pada kecepatan

putar poros kompresor 1800 rpm.

5.2 Saran

Beberapa saran yang disampaikan pada penelitian ini :

a. Waktu pengambilan data sebaiknya tidak terlalu lama karena dalam keadaan

stabil tidak membutuhkan waktu lama.

b. Pada saat pemasangan termokopel harus benar sesuai aturan jika tidak nilai

akan berubah.

c. Pengambilan data sebaiknya sesuai keadaan dimanna monil digunakan supaya

data valid.

d. Evaporator dan kabin sebaiknya dibuat serapat mungkin agar mendapatkan

nilai yang maksimal.

e. Perlu ditambahkan kipas pada motor bakar agar tidak terlalu panas.

f. Melakukan pengecekan secara berkala pada setiap komponen waktu ingin

melakukan penelitian.

g. Melakukan pengecekan pada pintu kabin agar tidak terjadi kebocoran udara.

h. Perlu ditambahkan peredaman suara pada pada mesin motor bakar karena

brisik.


65

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, Kharil. 2010. Efek Beban Pendinginan Terhadap Performa Sistem Mesin

Pendingin. Jurnal Smartek. Palu.

Cahyono, S. P. 2015. Karakteristik AC Mobil Dengan Putaran Kompresor 1200

RPM. Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.

Mastur, M., Khanif S., Bambang S. 2016. Pengaruh Variasi Beban, Waktu

Pendinginan dan Temperatur Ruang Terhadap Performasi Mesin Pendingin.

Jurnal Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

Mustaqim, Rusnoto, Slamet S. 2011. Analisa Variasi Beban Pendingin Udara

Kapasitas 1PK pada Ruang Instalasi Uji dengan Pembebanan Lampu. Jurnal

Fakultas Teknik, Universitas Pancasakti.

Wiharsa, R. A. 2018. Karakteristik Sistem AC Mobil pada Putaran Kompresor 1400

RPM. Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.


66

LAMPIRAN

Tabel Thermodynamic Properties of HFC-134a Refrigerant


67


68


69


pengaruh kecepatan putar poros kompresor …repository.usd.ac.id/34837/2/155214019_full.pdfdirancang...

Documents