unjuk kerja mesin water chiller dengan panjang pipa...

118
i UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 150 CM VARIASI LAJU ALIRAN AIR DINGIN SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin Oleh : MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA NIM : 165214051 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2020 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Upload: others

Post on 28-Nov-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

i

UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN

PANJANG PIPA KAPILER 150 CM

VARIASI LAJU ALIRAN AIR DINGIN

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin

Oleh

MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA

NIM 165214051

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PERFORMANCE OF WATER CHILLER MACHINE

WITH 150 CM LONG CAPPILARY PIPE WITH

VARIATION OF COLD WATER RATE

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA

Student Number 165214051

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

ABSTRAK

Solusi yang harus dilakukan untuk permasalahan panasnya suhu udara

lingkungan di wilayah Indonesia dapat diatasi dengan pembuatan suatu alat yang

bisa mendinginkan udara di dalam ruangan yang banyak sekaligus tetapi dengan

konsumsi energi listrik yang rendah Alat tersebut adalah mesin water chiller yang

dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara Tujuan dari penelitian ini adalah

(a) merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap (b) mengetahui

pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau karakteristik mesin water

chiller meliputi (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPaktual (6) efisiensi

(7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) (c) mengetahui suhu ruangan terendah yang

dapat dicapai mesin water chiller dengan berbagai laju aliran air dingin

Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Mesin water chiller yang bekerja dengan

siklus kompresi uap komponen utama siklus kompresi uapyang terdiri dari

kompresor berdaya frac34 PK kondensor dengan pendingin udara pipa kapiler dan

evaporator berjenis sirip Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada

penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar 0349 ls 0328 ls

dan 0280 ls

Dari hasil penelitian diperoleh (a) mesin water chiller dapat bekerja

dengan baik (b) unjuk kerja atau karakteristik yang dimiliki mesin water chiller

sebagai berikut (1) Qin tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller

sebesar 13271 kJkg terjadi pada variasi laju aliran dingin sebesar 0280 ls (2) Qout

tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 18136 kJkg terjadi

pada laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (3) Win tertinggi yang dapat dicapai

oleh mesin water chiller sebesar 4982 kJkg terjadi pada variasi laju aliran air

dingin sebesar 0349 ls (4) COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water

chiller sebesar 385 terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (5)

COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 273 terjadi

pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (6) efisiensi tertinggi yang dapat

dicapai oleh mesin water chiller sebesar 7081 terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0280 ls (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) yang dapat dicapai oleh mesin

water chiller sebesar 00090 kgs terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar

0280 ls (c) suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller 2073

pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0349 ls

Kata kunci Unjuk kerja water chiller laju aliran air siklus kompresi uap

refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air

temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that

can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The

tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of

this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air

conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of

the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller

machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)

efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a

water chiller machine can achieve with various cold water flow rates

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that

works with the vapor compression cycle the main component of the vapor

compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with

air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22

Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l

s 0328 l s and 0280 l s

From the research results obtained (a) the water chiller machine can work

well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as

follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is

13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest

Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a

cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a

water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate

of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine

of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest

COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a

variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be

achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of

0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller

machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls

(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation

of the cold water flow rate of 0349 ls

Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle

refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xv

DAFTAR TABEL xix

BAB I PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 3

13 Tujuan Penelitian 3

14 Batasan Pembuatan Alat 4

15 Manfaat Penelitian 6

16 Luaran Penelitian 6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7

21 Dasar Teori 7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

212 Siklus Kompersi Uap 8

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

dan Diagram T-s 9

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16

213 Psychrometric Chart 25

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 27

2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller

pada Psychrometric Chart 33

22 Tinjauan Pustaka 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39

31 Objek Penelitian 39

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40

322 Komponen Mesin 48

323 Alat Ukur 54

324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

ii

PERFORMANCE OF WATER CHILLER MACHINE

WITH 150 CM LONG CAPPILARY PIPE WITH

VARIATION OF COLD WATER RATE

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

MAXIMILLIAN SATYA ADISYURA

Student Number 165214051

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

ABSTRAK

Solusi yang harus dilakukan untuk permasalahan panasnya suhu udara

lingkungan di wilayah Indonesia dapat diatasi dengan pembuatan suatu alat yang

bisa mendinginkan udara di dalam ruangan yang banyak sekaligus tetapi dengan

konsumsi energi listrik yang rendah Alat tersebut adalah mesin water chiller yang

dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara Tujuan dari penelitian ini adalah

(a) merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap (b) mengetahui

pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau karakteristik mesin water

chiller meliputi (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPaktual (6) efisiensi

(7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) (c) mengetahui suhu ruangan terendah yang

dapat dicapai mesin water chiller dengan berbagai laju aliran air dingin

Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Mesin water chiller yang bekerja dengan

siklus kompresi uap komponen utama siklus kompresi uapyang terdiri dari

kompresor berdaya frac34 PK kondensor dengan pendingin udara pipa kapiler dan

evaporator berjenis sirip Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada

penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar 0349 ls 0328 ls

dan 0280 ls

Dari hasil penelitian diperoleh (a) mesin water chiller dapat bekerja

dengan baik (b) unjuk kerja atau karakteristik yang dimiliki mesin water chiller

sebagai berikut (1) Qin tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller

sebesar 13271 kJkg terjadi pada variasi laju aliran dingin sebesar 0280 ls (2) Qout

tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 18136 kJkg terjadi

pada laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (3) Win tertinggi yang dapat dicapai

oleh mesin water chiller sebesar 4982 kJkg terjadi pada variasi laju aliran air

dingin sebesar 0349 ls (4) COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water

chiller sebesar 385 terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (5)

COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 273 terjadi

pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (6) efisiensi tertinggi yang dapat

dicapai oleh mesin water chiller sebesar 7081 terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0280 ls (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) yang dapat dicapai oleh mesin

water chiller sebesar 00090 kgs terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar

0280 ls (c) suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller 2073

pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0349 ls

Kata kunci Unjuk kerja water chiller laju aliran air siklus kompresi uap

refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air

temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that

can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The

tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of

this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air

conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of

the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller

machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)

efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a

water chiller machine can achieve with various cold water flow rates

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that

works with the vapor compression cycle the main component of the vapor

compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with

air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22

Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l

s 0328 l s and 0280 l s

From the research results obtained (a) the water chiller machine can work

well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as

follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is

13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest

Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a

cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a

water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate

of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine

of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest

COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a

variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be

achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of

0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller

machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls

(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation

of the cold water flow rate of 0349 ls

Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle

refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xv

DAFTAR TABEL xix

BAB I PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 3

13 Tujuan Penelitian 3

14 Batasan Pembuatan Alat 4

15 Manfaat Penelitian 6

16 Luaran Penelitian 6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7

21 Dasar Teori 7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

212 Siklus Kompersi Uap 8

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

dan Diagram T-s 9

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16

213 Psychrometric Chart 25

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 27

2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller

pada Psychrometric Chart 33

22 Tinjauan Pustaka 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39

31 Objek Penelitian 39

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40

322 Komponen Mesin 48

323 Alat Ukur 54

324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

vii

ABSTRAK

Solusi yang harus dilakukan untuk permasalahan panasnya suhu udara

lingkungan di wilayah Indonesia dapat diatasi dengan pembuatan suatu alat yang

bisa mendinginkan udara di dalam ruangan yang banyak sekaligus tetapi dengan

konsumsi energi listrik yang rendah Alat tersebut adalah mesin water chiller yang

dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara Tujuan dari penelitian ini adalah

(a) merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap (b) mengetahui

pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau karakteristik mesin water

chiller meliputi (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPaktual (6) efisiensi

(7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) (c) mengetahui suhu ruangan terendah yang

dapat dicapai mesin water chiller dengan berbagai laju aliran air dingin

Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Mesin water chiller yang bekerja dengan

siklus kompresi uap komponen utama siklus kompresi uapyang terdiri dari

kompresor berdaya frac34 PK kondensor dengan pendingin udara pipa kapiler dan

evaporator berjenis sirip Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada

penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar 0349 ls 0328 ls

dan 0280 ls

Dari hasil penelitian diperoleh (a) mesin water chiller dapat bekerja

dengan baik (b) unjuk kerja atau karakteristik yang dimiliki mesin water chiller

sebagai berikut (1) Qin tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller

sebesar 13271 kJkg terjadi pada variasi laju aliran dingin sebesar 0280 ls (2) Qout

tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 18136 kJkg terjadi

pada laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (3) Win tertinggi yang dapat dicapai

oleh mesin water chiller sebesar 4982 kJkg terjadi pada variasi laju aliran air

dingin sebesar 0349 ls (4) COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water

chiller sebesar 385 terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (5)

COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin water chiller sebesar 273 terjadi

pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0280 ls (6) efisiensi tertinggi yang dapat

dicapai oleh mesin water chiller sebesar 7081 terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0280 ls (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) yang dapat dicapai oleh mesin

water chiller sebesar 00090 kgs terjadi pada variasi laju aliran air dingin sebesar

0280 ls (c) suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller 2073

pada variasi laju aliran air dingin sebesar 0349 ls

Kata kunci Unjuk kerja water chiller laju aliran air siklus kompresi uap

refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air

temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that

can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The

tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of

this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air

conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of

the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller

machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)

efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a

water chiller machine can achieve with various cold water flow rates

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that

works with the vapor compression cycle the main component of the vapor

compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with

air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22

Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l

s 0328 l s and 0280 l s

From the research results obtained (a) the water chiller machine can work

well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as

follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is

13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest

Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a

cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a

water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate

of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine

of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest

COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a

variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be

achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of

0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller

machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls

(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation

of the cold water flow rate of 0349 ls

Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle

refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xv

DAFTAR TABEL xix

BAB I PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 3

13 Tujuan Penelitian 3

14 Batasan Pembuatan Alat 4

15 Manfaat Penelitian 6

16 Luaran Penelitian 6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7

21 Dasar Teori 7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

212 Siklus Kompersi Uap 8

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

dan Diagram T-s 9

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16

213 Psychrometric Chart 25

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 27

2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller

pada Psychrometric Chart 33

22 Tinjauan Pustaka 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39

31 Objek Penelitian 39

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40

322 Komponen Mesin 48

323 Alat Ukur 54

324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

viii

ABSTRACT

The solution that must be done for the problem of the heat of the ambient air

temperature in the territory of Indonesia can be overcome by making a device that

can cool the air in a lot of rooms at once but with low electricity consumption The

tool is a water chiller machine used for air conditioning systems The objectives of

this research are (a) designing and assembling a water chiller machine used for air

conditioning systems using a vapor compression system (b) knowing the effect of

the cold water flow rate on the performance or characteristics of a water chiller

machine including (1) Qin (2) Qout (3) Win (4) COPideal (5) COPactual (6)

efficiency (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) (c) find out the lowest temperature a

water chiller machine can achieve with various cold water flow rates

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta Water chiller machine that

works with the vapor compression cycle the main component of the vapor

compression cycle which consists of a frac34 PK powered compressor condenser with

air cooler capillary pipes and fin-type evaporators The refrigerant used is R-22

Variations in the study are the flow rate of cold water with a discharge of 0349 l

s 0328 l s and 0280 l s

From the research results obtained (a) the water chiller machine can work

well (b) the performance or characteristics of the water chiller machine are as

follows (1) The highest Qin that can be achieved by a water chiller machine is

13271 kJ kg occurs at variations in the cold flow rate of 0280 1s (2) The highest

Qout that can be achieved by a water chiller machine is 18136 kJ kg occurs at a

cold water flow rate of 0280 1s (3) The highest win that can be achieved by a

water chiller machine is 4982 kJ kg occurs at a variation of cold water flow rate

of 0349 1s (4) the highest COPideal that can be achieved by a water chiller machine

of 385 occurs in the variation of cold water flow rate of 0280 1s (5) The highest

COPactual that can be achieved by a water chiller machine is 273 occurs at a

variation of cold water flow rate of 0280 1s (6) the highest efficiency that can be

achieved by a water chiller machine of 7081 occurs at a cold water flow rate of

0280 ls (7) refrigerant mass flow rate (ṁ) that can be reached by a water chiller

machine of 00090 kgs occurs at a variation of a cold water flow rate of 0280 ls

(c) the lowest room temperature that a water chiller can reach 2073 at a variation

of the cold water flow rate of 0349 ls

Keywords Performance water chiller water flow rate vapor compression cycle

refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xv

DAFTAR TABEL xix

BAB I PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 3

13 Tujuan Penelitian 3

14 Batasan Pembuatan Alat 4

15 Manfaat Penelitian 6

16 Luaran Penelitian 6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7

21 Dasar Teori 7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

212 Siklus Kompersi Uap 8

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

dan Diagram T-s 9

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16

213 Psychrometric Chart 25

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 27

2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller

pada Psychrometric Chart 33

22 Tinjauan Pustaka 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39

31 Objek Penelitian 39

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40

322 Komponen Mesin 48

323 Alat Ukur 54

324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xv

DAFTAR TABEL xix

BAB I PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 3

13 Tujuan Penelitian 3

14 Batasan Pembuatan Alat 4

15 Manfaat Penelitian 6

16 Luaran Penelitian 6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 7

21 Dasar Teori 7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

212 Siklus Kompersi Uap 8

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

dan Diagram T-s 9

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16

213 Psychrometric Chart 25

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 27

2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller

pada Psychrometric Chart 33

22 Tinjauan Pustaka 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39

31 Objek Penelitian 39

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40

322 Komponen Mesin 48

323 Alat Ukur 54

324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xii

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

212 Siklus Kompersi Uap 8

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

dan Diagram T-s 9

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 12

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 16

213 Psychrometric Chart 25

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 25

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 27

2133 Proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller

pada Psychrometric Chart 33

22 Tinjauan Pustaka 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 39

31 Objek Penelitian 39

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller 40

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 40

322 Komponen Mesin 48

323 Alat Ukur 54

324 Pembuatan Mesin Water Chiller 59

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xiii

33 Alur Penelitian 62

34 Metode Penelitian 63

35 Variasi Penelitian 63

36 Skematik Pengambilan Data 63

37 Cara Pengambilan Data 66

38 Cara Pengolahan Data 67

39 Cara Melakukan Pembahasan 69

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran 69

BAB IV HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 70

41 Hasil Penelitian 70

42 Perhitungan dan Pengolahan Data 74

421 Diagram P-h 74

422 Perhitungan Pada Diagram P-h 76

423 Psychrometric Chart 81

43 Pembahasan 83

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin

Siklus Kompresi Uap 83

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu

Ruangan yang Dikondisikan 90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 92

51 Kesimpulan 92

52 Saran 93

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xiv

DAFTAR PUSTAKA 94

LAMPIRAN 96

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 7

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 8

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 9

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 10

Gambar 25 Kompresor Open Unit 17

Gambar 26 Kompresor Scroll 18

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik 19

Gambar 28 Kompresor Hermetik 19

Gambar 29 Natural Draught Condenser 20

Gambar 210 Force Drought Condenser 21

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip 22

Gambar 212 Evaporator Plat 22

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa 23

Gambar 214 Pipa Kapiler 23

Gambar 215 Kipas 24

Gambar 216 Filter Dryer 24

Gambar 217 Psychrometric Chart 25

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam

Pyschrometric chart 28

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying 28

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating 29

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xvi

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying 30

Gambar 222 Proses Sensible Cooling 30

Gambar 223 Proses Humidifying 31

Gambar 224 Proses Dehumidifying 31

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying 32

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying 32

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara 33

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 34

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller 39

Gambar 32 Kayu dan Triplek 41

Gambar 33 Besi L 41

Gambar 34 Isolasi 42

Gambar 35 Pipa Tembaga 43

Gambar 36 Bak Air 43

Gambar 37 Refrigeran R-22 44

Gambar 38 Gergaji 44

Gambar 39 Meteran 45

Gambar 310 Palu 45

Gambar 311 Tube Expander 46

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las 46

Gambar 313 Tube Cutter 47

Gambar 314 Pompa Vakum 48

Gambar 315 Kompresor 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xvii

Gambar 316 Kondensor 50

Gambar 317 Evaporator 1 50

Gambar 318 Pipa Kapiler 51

Gambar 319 Evaporator 2 52

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump) 54

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital 55

Gambar 322 Hygrometer 56

Gambar 323 Stopwatch 56

Gambar 324 Pressure Gauge 57

Gambar 325 Tang Ampere 57

Gambar 326 Gelas Ukur 58

Gambar 327 Takometer 58

Gambar 328 Anemometer 59

Gambar 329 Skema Alur Penelitian 62

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data 64

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk

Laju Aliran Air Dingin sebesar 0349 ls 75

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada

Laju Aliran Air Dingin 0349 ls 82

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 84

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 85

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin 86

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xviii

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi

Laju Aliran Air Dingin 87

Gambar 48 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 88

Gambar 49 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk

Variasi Laju Aliran Air Dingin 89

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Variasi Laju Aliran Air Dingin 63

Tabel 32 Tabel Pengambilan Data 69

Tabel 41 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0349 ls 71

Tabel 42 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0328 ls 72

Tabel 43 Data Hasil Rata-rata Variasi Laju Aliran 0280 ls 73

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan

Temperatur Kerja Kondensor Tkond 75

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) 75

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi 76

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi 77

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi 78

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi 79

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi 80

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) untuk Semua Variasi 80

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

untuk Semua Variasi 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu

lingkungan yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan

di negara ini dapat melebihi rata-rata suhu normal yaitu 30 Lingkungan dengan

suhu udara yang panas bagi sebagian orang dirasa kurang nyaman terutama saat

berada di dalam ruangan yang berisi banyak orang ataupun bangunan yang biasa

dipergunakan sebagai fasilitas umum Maka diperlukan sebuah mesin yang dapat

digunakan untuk menjaga suhu ruangan sehingga dapat menjaga kenyamanan saat

beraktifitas

Salah satu solusi untuk meningkatkan kenyamanan beraktifitas di dalam

ruangan adalah dengan menggunakan mesin pengkondisian udara Mesin

pengkondisian berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang

meliputi suhu kebutuhan udara segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin

pengkondisian udara banyak dipakai di pusat perbelanjaan industri perkantoran

sarana transportasi maupun di rumah tangga Mesin pengkondisian udara di kenal

dengan nama Air Conditioning (AC) dan mesin water chiller Untuk sistem sentral

dengan menggunakan sistem pengkondisian udara yang baik maka akan menambah

kenyamanan bagi para pegawai dan pengunjung

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan menggunakan media perantara

Media perantara yang dipakai dinamakan refrigeran AC hanya mempergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

2

refrigeran primer sedangkan mesin water chiller menggunakan refrigeran primer

dan refrigeran sekunder Pengkondisian udara dilakukan oleh penukar kalor yang

biasa disebut Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) yang di dalamnya

mengalir refrigeran sekunder (air) AC biasa digunakan untuk beban pendinginan

yang kecil (paling kecil 4500 Btuh) seperti pada rumah ndash rumah sedangkan water

chiller digunakan untuk beban pendinginan yang besar diatas 10 ton refrigerator

(TR) misalnya untuk sistem pengkondisian udara gedung bertingkat mall industri

hotel perkantoran restoran Sistem pengkondisian udara sentral mampu

mengkondisikan udara seluruh ruangan hanya dengan satu atau dua unit water

chiller Penggunaan water chiller lebih murah dan lebih ramah lingkungan

dibandingkan dengan AC Murah karena fluida kerja yang dipergunakan sebagian

besar adalah air sebagai refrigeran sekundernya Ramah lingkungan karena freon

yang dipergunakan hanya sedikit hanya untuk chillernya saja Dengan demikian

penggunaan chiller lebih aman dan nyaman jika terjadi kebocoran refrigeran

sekundernya tidak membahayakan

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa peranan mesin

pengkondisian udara sangat penting Oleh karena itu penulis berkeinginan untuk

mempelajari dan memahami cara kerja dari mesin pengkondisian udara dengan cara

membuat mesin water chiller dengan skala yang kecil berdaya frac34 PK Diharapkan

penulis dapat mengetahui karakteristik dan dapat memahami sistem kerja dari

mesin water chiller tersebut dengan baik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

3

12 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

a Bagaimanakah merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan

untuk sistem pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi

uap

b Bagaimanakah pengaruh laju aliran air dingin terhadap karakteristik water

chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisian udara

c Berapakah suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin

13 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

a Merancang dan merakit mesin water chiller yang digunakan untuk sistem

pengkondisian udara dengan menggunakan sistem kompresi uap

b Mengetahui pengaruh laju aliran air dingin terhadap unjuk kerja atau

karakteristik mesin water chiller meliputi

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qin)

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada

mesin water chiller (Qout)

3 Besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

pada mesin water chiller (Win)

4 Besarnya Coefficient of Performance (COPideal dan COPaktual) pada mesin

water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,

4

5 Besarnya efisiensi pada mesin water chiller (η)

6 Besarnya laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller

c Mengetahui suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller

dengan berbagai laju aliran air dingin yang dipergunakan pada sistem

pengkondisian udara

14 Batasan Pembuatan Alat

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin water chiller

a Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap

dengan sumber energi listrik

b Komponen utama pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap

meliputi kompresor evaporator pipa kapiler kondensor dan komponen

pendukung meliputi pompa sistem perpipaan dan tempat penampungan

fluida yang akan didinginkan

c Daya kompresor rotary frac34 PK komponen utama yang lain dalam siklus

kompresi uap menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

d Jenis refrigeran yang digunakan mesin water chiller adalah R-22

e Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa kapiler

054 mm dan dari bahan tembaga

f Kondensor dengan tipe pipa besirip evaporator dengan jenis pipa bersirip

g Suhu kerja kondensor dibuat lebih tinggi dibanding dengan suhu udara

sekitar

h Suhu kerja evaporator dibuat lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

i Perhitungan pada mesin water chiller ini berdasarkan pada kondisi ideal kerja

siklus kompresi uap dan tidak ada proses pendinginan lanjut serta tidak

terjadi proses pemanasan lanjut

j Komponen pendukung mesin water chiller ini meliputi

1 Kipas udara balik dengan 3 sudu 2 kecepatan dan arus 20 watt dengan

diameter 6 in dengan kecepatan putar maksimal 1800 rpm

2 Kipas udara segar dengan 7 sudu ukuran 12 cm x 12 cm x 38 cm

tegangan bolak balik 220V dengan kecepatan putar maksimal 2150 rpm

3 Kipas dengan 3 percepatan dan daya 60 watt dengan diameter 20 in

dengan kecepatan putar maksimal 1360 rpm

4 Pipa baypass pipa air dengan ukuran frac12 in

5 Pipa sirkulasi input berukuran 1 in dan output berukuran frac12 in

6 Submersible pump dengan debit maksimal 2000 literjam 38W220V

Freq 50Hz

7 Bak penampung fluida yang didinginkan dengan kapasitas 37 liter

8 Fluidamedia yang didinginkan air

k Ukuran ruangan yang dikondisikan sebesar 120 cm x 130 cm x 70 cm

l Beban pendinginan yang dipergunakan berupa 10 botol air dengan masing ndash

masing botol berkapasitas 15 liter dengan kondisi tutup botol terbuka

m Variasi pada penelitian adalah laju aliran air dingin dengan debit sebesar

0349 ls 0328 ls dan 0280 ls

n Pengkondisian udara menggunakan udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin water chiller ini adalah

a Bagi penulis penulis mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan

mesin water chiller dengan siklus kompresi uap dan dapat dipergunakan

untuk mengkondisikan udara

b Bagi penulis penulis mampu memahami karakteristik dari mesin water

chiller dengan siklus kompresi uap yang telah dibuat

c Hasil penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan untuk penelitian yang

lain

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah dihasilkannya model mesin water chiller

yang dapat membantu proses pemahaman bagaimana kerja dari mesin water chiller

tersebut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan yang bertemperatur rendah ke lingkungan yang bertemperatur

tinggi dengan suatu energi yang diberikan mesin pendingin yang menggunakan

siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator Fluida kerja yang dipergunakan pada siklus kompresi

uap adalah refrigeran Gambar 21 menyajikan prinsip dasar kerja mesin pendingin

Qout

Win

Qin

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal Diantaranya sebagai

pengawet atau pembeku bahan makanan (kulkas freezer cold storage dll)

pendingin minuman (show case kulkas dll) pengkondisi udara ruangan (AC

Mesin Pendingin

Lingkungan bersuhu tinggi

Lingkungan bersuhu rendah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

water chiller dll) dan pembuat es (ice maker) Dengan berkembangnya informasi

dan teknologi sekarang ini manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi

mesin pendingin Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa

refrigeran yang dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang

dilepaskan mesin pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah

kerja yang diperlukan untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompersi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar

22 Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor

pipa kapiler dan evaporator

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

3

4

1

2

Qout

Qin

Win

Filter dryer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

P2

P1

3

1

2

4 1a

2a

3a

P

h h3= h4 h1 h2

Tek

anan

Entalpi

Win

Qin

Qout

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor Pada Gambar 22 Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor

persatuan massa refrigeran

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada

siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses

desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses

pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)

proses evaporasi atau pendidihan refrigeran (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan

lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

3

1

2

4 1a

2a 3a

T

S

Qout

Win

Qin

Tem

per

atur

Entropi

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses seperti

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 ndash 2 dan

berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi

awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut

bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas

lanjut bertekanan tinggi Karena proses ini berlangsung secara isentropik maka

temperatur ke luar kompresor pun meningkat

b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut

menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)

Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi

pada tahap 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor

Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses

berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari

temperatur udara lingkungan

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a ndash 3 Proses pendinginan lanjut

merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran cair

Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar kondisi

refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair untuk

memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga

menaikkan COP mesin

e Proses penurunan tekanan (3 - 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Oleh karenanya nilai entalpi refrigeran di titik 3

sama dengan nilai entalpi refrigeran di titik 4 atau h3 = h4 Dalam fase cair

refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan Pada tahap ini fase berubah dari cair menjadi fase campuran

cair dan gas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di

evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam

fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor

dari lingkungan sehingga akan mengubah fase refrigeran dari fase campuran cair

dan gas berubah menjadi gas jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a ndash 1 Proses ini merupakan

proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi

refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Proses pemanasan lanjut juga

berfungsi untuk menaikan COP mesin

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja

kompresor persatuan massa refrigeran (Win) energi yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout) energi yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin) unjuk kerja mesin (COPaktual COPideal) efisiensi (ɳ) dan laju aliran

massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada titik 1 ke 2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1 (21)

Pada Persamaan (21)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)

b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada titik 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan

(22)

Qout = h2 ndash h3 (22)

Pada Persamaan (22)

Qout energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

h3 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau pada saat masuk

pipa kapiler (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada titik 4 ndash 1 Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4 (23)

Pada Persamaan (23)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat masuk kompresor (kJkg)

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang

diserap evaporator dengan besarnya kerja yang dilakukan kompresor Dapat

dihitung dengan mempergunakan Persamaan (24)

COPaktual = Qin

Win =

ℎ1minusℎ4

ℎ2minusℎ1 (24)

Pada Persamaan (24)

Qin energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJkg)

Win kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)

h1 nilai entalpi pada refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

h4 nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)

e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung

dengan mempergunakan Persamaan (25)

COPideal = T evap

119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)

Pada Persamaan (25)

COPideal koefisien prestasi ideal

Tcond temperatur kerja mutlak kondensor (K)

Tevap temperatur kerja mutlak evaporator (K)

f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (26)

η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897

119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)

Pada Persamaan (26)

COPaktual koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap

COPideal koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ laju aliran massa refrigeran (kgs)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

I arus listrik (A)

V tegangan listrik (Volt)

Win kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)

h Daya Kompresor (P)

Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)

P = V x I (28)

Pada Persamaan (28)

P daya kompresor (Jdet)

V tegangan listrik (Volt)

I arus listrik pada kompresor (A)

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin

siklus kompresi uap terdiri dari kipas dan filter

a Kompresor

Kompresor merupakan unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk meningkatkan tekanan dan mesirkulasikan refrigeran pada fase uap

yang mengalir dalam unit mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan

refrigeran kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu

1 Kompresor Open Unit (open type compressor)

Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor salah satunya adalah motor listik Salah satu ujung poros

engkol dari kompresor menonjol keluar sebuah pully dari luar dipasang pada ujung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

poros tersebut Melalui belt pully dihubungkan dengan penggeraknya Karena ujung

poros engkol keluar dari housing kompresor maka harus diberi perapat agar

refrigeran tidak bocor

Gambar 25 Kompresor Open Unit

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-

p346221aspx)

2 Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja dari kompresor sentrifugal adalah dengan menggunakan gaya

sentrifugal untuk mendapatkan energi kenetik pada impeller sudu dan energi kinetik

ini diubah menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap rendah dari

saluran suction dihisap ke dalam lubang masuk atau mata roda impeller sudu oleh

aksi dari shaft rotor kemudian diarahkan dari ujung dari impeller sudu ke rumah

kompresor sehingga tekanan akan bertambah

3 Kompresor Scroll

Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll

(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada

orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors)

4 Kompresor Sekrup

Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan

kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa

sehingga uap mengalir kedalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

5 Kompresor Semi Hermetik

Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-

masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor

poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 27 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx)

6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor

dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan

sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah

terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat

dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja

dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat

diperiksadilihat tanpa memotong rumah kompresor

Gambar 28 Kompresor Hermetik

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-

hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

b Kondensor

Kondensor merupakan salah satu mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasi refrigeran Kondensasi ini bertujuan untuk

merubah fase uap refrigeran menjadi fase cair Kondensor berguna untuk

membuang kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dan kerja kompresor

selama proses kompresi berikut ini merupakan jenis-jenis kondensor berdasarkan

media pendinginnya

1 Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser)

Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai

media untuk membantu proses pendinginan refrigeran terdapat dua tipe yaitu (a)

Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a) Natural Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berangsung secara

konveksi bebas atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karena adanya

perbedaan massa jenis Pada proses kondensor ini memerlukan peralatan tambahan

yang digunakan untuk mengalirkan udara dan mempercepat laju pelepasan kalor

Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin kulkas satu pintu freezer

Gambar 29 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

b) Force Draught Condenser

Pada kondensor tipe ini proses pelepasan kalornya berlangsung secara

konveksi paksa Aliran udaranya berlangsung karena adanya alat pembantu sepreti

kipas dan blower Kondensor jenis ini banyak ditemui pada mesin AC split

Gambar 210 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-

air-cooled-condenser)

2 Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser)

Water cooled condenser adalah sebuah kondensor yang menggunakan air

sebagai media pendinginnya Berdasarkan proses aliran yang terdapat pada

kondensor ini dibagi menjadi dua jenis yaitu

a) Wate Water System

Wate water system merupakan suatu sistem dimana air yang digunakan untuk

media pendingin kondensor diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan

dilewatkan kondensor sehingga air tersebut menyerap panas yang terkandung

dalam refrigeran setelah itu air tersebut dibuang dan tidak dipergunakan lagi

b) Recirculating Water System

Recirculating water system merupakan suatu sistem dimana air yang

digunakan sebagai media pendingin kondensor disalurkankan ke dalam cooling

tower pada bagian tersebut air akan terjadi penurunan temperatur sesuai dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

temperatur yang dikehendaki Selanjutnya air tersebut akan dilewatkan kondensor

lagi ke kondensor untuk meyerap panas yang terkandung didalam refrigeran

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase cair refrigeran

menjadi fase gas perubahan fase ini terjadi karena penyerapan kalor yang terdapat

di lingkungan disekitar evaporator Hal tersebut dapat terjadi karena temperatur

refrigeran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur lingkungan sehingga

panas dapat mengalir ke refrigeran Proses evaporasi ini terjadi di evaporator dan

berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tetap Ada berbagai macam jenis

evaporator yang digunakan pada siklus kompresi uap contohnya jenis pipa dengan

sirip jenis plat dan jenis pipa

Gambar 211 Evaporator Jenis Sirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

Gambar 212 Evaporator Plat

(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detailaluminum-plate-type-roll-

bond-evaporator-for-fridge-60292602585html)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

Gambar 213 Evaporator Jenis Pipa

(Sumber httpsencrypted-tbn0gstaticcom)

d Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan suatu alat ekpansi yang biasa digunakan untuk

menurunkan tekanan refrigeran pada fase cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator Pada pipa kapiler terjadi penyempitan diameter pipa hal tersebut

memberi dampak pada refrigeran sehingga membuat tekanan dan temperatur pada

refrigeran menurun

Gambar 214 Pipa Kapiler

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

e Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi

Gambar 215 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

f Filter Dryer

Filter Dryer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang terdapat refrigeran Filter terletak sebelum pipa kapiler hal ini

bertujuan supaya pada saat mengalirkan refrigeran tidak terjadi penyumbatan pada

pipa kapiler

Gambar 216 Filter dryer

(Sumber httpswwwsmartclimacomcopper-filter-dryerhtm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu

Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) Dry-bulb

Temperature (Tdb) (b) Wet-bulb Temperature (Twb) (c) Dew-point Temperature

(Tdp) (d) Specific Humidity (W)(e) Relative Humidity (RH) (f) Enthalpy (H) dan

(g) Volume Spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar

215

Gambar 217 Psychrometric Chart

(Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah)

Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius Kelvin dan

Fahrenheit Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan

thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah) Twb

diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang

terletak di bagian kanan psychrometric chart

c Dew-point Temperature (Tdp)

Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara

didinginkanditurunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan

kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific Humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W

diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric

chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam

bentuk persentase

f Enthalpy (H)

Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran

udara dan uap air satuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu

satuan massa dengan satuan m3kg

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah

(a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

(b) proses pemanasan (sensible heating) (c) proses pendinginan dan penaikkan

kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan (sensible cooling)

(e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan

penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h) proses pemanasan dan

penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-proses ini dapat dilihat

pada Gambar 216

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 218 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola basah entalpi

volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan

tergantung proses yang terjadi

Gambar 219 Proses Cooling and Dehumidifying

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor

sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola

kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur

titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif

mengalami penurunan

Gambar 2 20 Proses Sensible Heating

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada

udara Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan titik embun

kelembapan relatif dan kelembapan spesifik

1 W1 = W2

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 221 Proses Cooling and Humidifying

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara Dari proses ini

mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering pada bola basah

dan volume spesifik namun terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada

kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan

Gambar 222 Proses Sensible Cooling

2

1

2 1 W1 = W2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Tdb1 = Tdb2

1

2

e Proses Humidifying

Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan

uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan

terjadinya kenaikkan entalpi temperatur bola basah titik embun dan kelembapan

spesifik

Gambar 223 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya

pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola

kering sehingga terjadi penurunan entalpi temperatur pada bola basah titik embun

dan kelembapan spesifik

Gambar 224 Proses Dehumidifying

Tdb1 = Tdb2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

g Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan

kandungan uap air yang terdapat pada udara Pada proses ini terjadi penurunan

kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan kelembapan relatif

tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering

Gambar 225 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)

Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan

penambahan uap air Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik entalpi

temperature pada bola basah dan temperatur pada bola kering

Gambar 226 Proses Heating and Humidifying

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

adalah sebagai berikut

a Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and

dehumidifying)

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Gambar 227 Proses Pengkondisian Udara

Keterangan pada Gambar 227

A kondisi udara lingkungan yang dipergunakan untuk udara segar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

B kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan

C kondisi udara campuran

D suhu pengembunan udara di evaporator 2

E suhu kerja evaporator 2

F kondisi udara keluar dari evaporator 2

Gambar 228 Proses-proses yang terjadi pada water chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah

didinginkan pada ruangan (titik A-B)

Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara

yang sudah didinginkan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi

di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara

dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B))

b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur

pada bola basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi juga peningkatan

kelembapan relatif Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible

cooling sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling

Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal

menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100

c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and

dehumidifying (titik D-F)

Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan

temperatur udara kering nilai entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan

kelembapan spesifik mengalami penurunan Sedangkan kelembapan relatif tetap

pada nilai 100

d Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi

pemanasan udara yang disertai penambahan uap air pada proses ini juga terjadi

kenaikkan kelembapan spesifik entalpi temperatur pada bola basah dan temperatur

bola kering

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

22 Tinjauan Pustaka

Ali Nugroho (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kinerja

refrigerasi water chiller pada PT GMF AeroasiaPenelitian tersebut bertujuan untuk

(a) untuk menganalisa kinerja dari mesin water chiller (b) untuk mengetahui nilai

efisiensi yaitu COP laju aliran refrigeran kalor yang diserap evaporator dan

kondensor kerja yang dilakukan kompresor daya yang dibutuhkan kompresor dan

laju aliran volume air cooling water Penelitian ini memberikan hasil bahwa (a)

kinerja chiller yang baik mempunyai efisiensi yang dapat dipengaruhi oleh

temperatur air keluar evaporator dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP

= 804 Pref = 044 kWTR TR = 112961 dan laju aliran massa refrigeran = 2415

kgs kerja yang dilakukan kompresor = 49395 kW laju aliran volume cooling

tower = 94613 m3jam dan laju aliran volume make-up water = 0567 m3jam

Dengan data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin rendah temperatur

refrigeran di kondensor maka akan semakin bagus juga nilai COP yang dihasilkan

(kWTR semakin rendah) karena kerja kompresor yang dibutuhkan akan lebih

rendah

I Made Rasta (2007) telah melakukan penelitian tentang pengaruh laju aliran

volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada Fan Coil Unit

(FCU) sistem Air Condition (AC) jenis water chiller Penelitian dilakukan dengan

metode eksperimen Penelitian bertujuan untuk mengetahui laju aliran volume yang

sesuai untuk sistem AC water chiller ini agar diperoleh perpindahan kalor yang

maksimal dapat dilakukan dengan menganalisa Number of Transfer Unit (NTU)

Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa laju aliran volume air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

pendingin berpengaruh terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem AC

water chiller Semakin besar laju aliran volume semakin meningkat nilai NTU-nya

Number of Transfer Unit (NTU) terbesar diperoleh pada laju aliran volume air

pendingin 12 litermnt yaitu sebesar 201

Senoadi dkk (2015) telah melakukan penelitian tentang pengaruh debit aliran

air terhadap proses pendinginan pada mini chiller Penelitian ini dilakukan dengan

metode eksperimen dengan melakukan pengujian langsung pada prototype mini

chiller Alat ini sebenarnya merupakan AC split yang sudah dimodifikasi

Penelitian bertujuan untuk mengetahui penyerapan panas yang terjadi secara

maksimal oleh air Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa Qmax dan Number

Transfer of Unit (NTU) dari sistem water chiller tersebut Variasi laju aliran volume

dilakukan dari 3 lmenit sampai 55 lmenit dengan selisih 05 lmenit setiap

pengujian Dari hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa Qmax

terbesar adalah 5469591 W dan Number Transfer of Unit (NTU) terbesar yaitu 188

dicapai pada laju aliran volume 55 lmenit Dari hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa laju aliran volume chilled water berpengaruh terhadap Qmax dan

Number Transfer of Unit (NTU) pada sisi Fan coil Unit (FCU) dari sistem water

chiller

Muchammad (2006) telah melakukan penelitian tentang pengujian dan

analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-

22 Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian tersebut

bertujuan (a) untuk mendapatkan data kurva karakteristik kompresor jenis rotary

hermetic 05 PK terhadap kebutuhan konsumsi listrik untuk sistem pendingin water

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

chiller dengan refrigeran HCR-22 (b) untuk memberikan informasi dalam

pengembangan desain dan pensimulasian sistem pendingin (c) membandingkan

unjuk kerja antara sistem yang menggunakan refrigeran HCR-22 dengan sistem

yang menggunakan refrigeran R-22 Penelitian ini memberikan hasil (a) daya listrik

yang dibutuhan kompresor dengan refrigeran R-22 lebih tinggi daripada HCR-22

pada temperatur keluar kondensor yang sama (b) COP dari sistem water chiller

yang menggunakan refrigeran HCR-22 lebih tinggi dibanding yang menggunakan

refrigeran R22

Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap

karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan

oleh Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Penelitian tentang karakteristik

siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin juga telah

dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya Untuk karakteristik siklus

kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi PK dan

Kusbandono W (2015 2016) sedangkan untuk pengeringan handuk telah

dilakukan oleh Wijaya K dan Purwadi PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

31 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti

yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan

siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar

60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang

120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm Pada ruangan terdapat beban pendinginan

berupa botol yang berisi air sebanyak 10 botol Satu botol memuat 15 liter air dan

botol dalam keadaan terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

Keterangan Gambar 31

A Kompresor K Stop Kran 12 in

B Kondensor L Evaporator 2

C Filter Dryer M Ruangan yang didinginkan

D Pipa Kapiler N Kipas Evaporator 2

E Evaporator 1 O Kipas Udara Balik

F Bak Air P Kipas Udara Segar

G Pompa Air Q Kipas Kondensor 1

H Refrigeran Primer (R-22) R Kipas Kondensor 2

I Refrigeran Sekunder (Air) P1 Pressure Gauge (Low Pressure)

J Stop Kran 12 in P2 Pressure Gauge (High Pressure)

32 Bahan Komponen Alat Ukur dan Perakitan Mesin Water chiller

Dalam penelitian mesin water chiller diperlukan bahan alat-alat bantu serta

komponen mesin

321 Bahan dan Alat-alat Bantu

Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller

adalah

a Kayu dan Triplek

Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang

digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunkan untuk membuat ruangan yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Besi L

Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi

untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan

lain-lain

Gambar 33 Besi L

(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)

c Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

d Mur dan Baut

Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

e Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

f Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi dapat juga digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 34 Isolasi

g Pipa Paralon

Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2

dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water

chiller Pipa paralon yang digunakan berukuran 4 in 1 in dan frac12 in

h Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

i Pipa Tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

Gambar 35 Pipa Tembaga

(Sumber httpsbangunanwebidharga-pipa-ac)

j Bak Air

Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan

didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40

cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak

37 liter

Gambar 36 Bak Air

k Refrigeran Sekunder (air)

Air di dalam bak air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh

evaporator 1 Air dingin yang dihasilkan disirkulasikan ke ruangan dengan bantuan

pompa menuju evaporator 2 dan dikembalikan lagi ke bak air

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

l Refrigeran Primer (R-22)

Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari

lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah

R-22

Gambar 37 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

m Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

Gambar 38 Gergaji

(Sumber httpsglodokelektronikidproductsgergaji-besi-pj-06)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

n Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

Gambar 39 Meteran

(Sumber httpswwwjakartanotebookcomjakemy-roll-meteran-magnet-

5m-jm-r0405-orange)

o Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

Gambar 310 Palu

p Tube Expander

Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk

mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa

menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

Gambar 311 Tube Expander

(Sumber httpswwwamazoncomExpander-Expanding

dpB07HRPZG4V)

q Gas Las dan Alat Las

Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk

menyampung pipa-pipa tembaga pipa kapiler serta komponen lainnya yang

terdapat pada mesin water chiller Alat las dipergunakan sebagai alat untuk

mengelas

Gambar 312 Gas Las dan Alat Las

(Sumber httpswwwbukalapakcompindustrialtools5mhf6b-jual-hi-

cook-gas)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

r Tube Cutter

Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan

dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga

mempermudah pada saat proses pengelasan

Gambar 313 Tube Cutter

s Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)

t Kunci Pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

u Bahan Las

Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan

pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak Hal ini bertujuan agar

sambungan lebih rapi dan rapat

v Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan gas-gas

hasil pengelasan uap air dan udara yang terjebak didalam rangkaian pipa Hal ini

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

dilakukan agar tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat

mesin water chiller bekerja sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja

maksimal

Gambar 314 Pompa Vakum

(Sumber httpswwwmonotaroidcorp_ids000067209html)

w Metil

Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan

saluran-saluran pipa kapiler sehingga tidak mengganggu fluida kerja refrigeran

322 Komponen Mesin

Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah

a Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus

kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan

refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang

digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah 28

A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar 315

menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap

Gambar 315 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah

fase gas pada refrigeran menjadi fase cair kondensor yang digunakan untuk mesin

water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini

proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan

kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split

jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 5 panjang 28 cm tinggi 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 01 mm jarak antar sirip 3 mm dan jumlah

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 316 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

Gambar 316 Kondensor

c Evaporator 1

Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi

sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga

disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan

merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm lebar 6 cm dan

tinggi 30 cm diameter pipa 5 mm jumlah U 7 dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa

yang digunakan berbahan aluminium Gambar 317 menyajikan gambar evaporator

yang di pergunakan dalam pendingin

Gambar 317 Evaporator 1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga

akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap

mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan

evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm

dan panjang 150 cm Gambar 318 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 318 Pipa Kapiler

e Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm lebar 25 cm tebal

6 cm dan sirip berjumlah 8910 Evaporator 2 ini terbuat dari bahan aluminium dan

berjenisi pipa bersirip Gambar 319 menyajikan gambar evaporator 2 yang di

pergunakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

Gambar 319 Evaporator 2

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling

atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh

kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan

dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2 berada di depan

dan di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4

digunakan untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar

1 Kipas 1 (Q)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 18 cm

Tegangan 220 V

Daya 5 watt

2 Kipas 2 (R)

Jumlah sudu 5

Diameter sudu 40 cm

Tegangan 220 V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

Daya 30 watt

3 Kipas 3 (N)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 50 cm

Tegangan 220 V

Daya 60 watt

4 Kipas 4 (O)

Jumlah sudu 3

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 20 watt

5 Kipas 5 (P)

Jumlah sudu 7

Diameter sudu 12 cm

Tegangan 220 V

Daya 50 watt

g Pompa Air (Submersible pump)

Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin

dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi

kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran

panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 320

menyajikan gambar pompa air (submersible pump)

Gambar 320 Pompa Air (Submersible pump)

323 Alat Ukur

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat ukur

berikut ini adalah alat ukur yang dipakai meliputi (a) termokopel dan penampil suhu

digital (b) hygrometer (c) stopwatch digital (d) pressure gauge (e) tang ampere

(f) gelas ukur (g) takometer (i) anemometer

a Termokopel dan Penampil Suhu Digital (Termometer)

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur udara fluida atau

permukaan benda Cara kerjanya dengan meletakkan atau menempelkan

termokopel pada tempat yang akan diukur temperaturnya Temperatur akan terbaca

pada layar penampil yang terdapat pada layar penampil suhu digital Prinsip kerja

alat ini menggunakan sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

mengukur suhu melalui dua jenis logam berbeda yang di gabung pada ujungnya

sehingga menimbulkan efek thermo-electric

Gambar 321 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur

udara Pada hygrometer terdapat termometer yang digunakan untuk mengetahui

temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) Termometer bola

kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering sedangkan termometer bola

basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah Untuk mengukur temperatur

bola basah udara bulb pada termometer dibasahi dengan air sedangkan untuk

mengukur temperatur bola kering bulb pada termometer tidak dibasahi dengan air

Dengan diketahui temperatur bola kering dan temperatur bola basah maka dapat

diketahui kelembapan udaranya Untuk mengetahui besarnya kelembapan dapat

dengan bantuan alat yang ada di bagian bawah dari hygrometer atau dapat

mempergunakan Psychrometric chart

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

Gambar 322 Hygrometer

c Stopwatch Digital

Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

penelitian pada mesin water chiller

Gambar 323 Stopwatch

(Sumber httpswwwtokopediacomciptatradingstopwatch-casio-hs-3)

d Pressure Gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran

dalam siklus kompresi uap Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat yaitu

tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator

(low pressure)

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

a b

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

Gambar 324 Pressure Gauge

Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 500

bar -1 sd 35

e Tang Ampere

Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik yang

mengalir pada kompresor dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp)

tanpa harus kontak langsung dengan terminal listriknya

Gambar 325 Tang Ampere

(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-

ampere)

Satuan Skala Pengukuran

psi -30 sd 800

bar -1 sd 55

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

f Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dingin yang bersirkulasi

pada evaporator 2 Dengan cara menghitung berapa waktu yang diperlukan sampai

gelas terisi penuh menggunakan stopwatch

Gambar 326 Gelas Ukur

(SumberhttpsshopeecoidGelas-Ukur-Takar-Plastik-5-Liter-(5000-ml)-

i66781871572519468)

g Takometer

Takometer merupakan alat yang berfungsi untuk mengetahui rpm dari benda

yang berputar Dalam hal ini takometer digunakan untuk mengukur kecepatan

putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas udara balik dan kipas

udara segar

Gambar 327 Takometer

(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-

non-and-contact-type)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

h Anemometer

Anemometer dipergunakan untuk mengetahui kecepatan aliran udara balik

aliran udara segar dan aliran udara keluar dari evaporator 2

Gambar 328 Anemometer

(Sumber httpswwwblanjacomkatalogpspt-gm816-digital-wind-speed-

anemometer-alat-ukur-kecepatan-angin-18985801)

324 Pembuatan Mesin Water Chiller

Dalam pembuatan mesin water chiller desain dilakukan secara manual dan

sederhana dan hal-hal yang perlu dilakukan dalam pembuatan mesin water chiller

adalah

a Menyiapkan alat dan bahan yang digunkana untuk merakit mesin water

chiller

b Memotong besi L dengan ukuran panjang 100 cm lebar 60 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai tempat untuk komponen-komponen mesin water

chiller

c Memotong kayu dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi 130

cm digunakan sebagai kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

d Memotong triplek dengan ukuran panjang 120 cm lebar 70 cm dan tinggi

150 cm digunakan sebagai penutup kerangka ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

e Merakit dan memasang komponen utama mesin water chiller seperti

kompresor kondensor filter dryer pipa kapiler dan evaporator untuk

evaporator sendiri terletak didalam bak air

f Pemasangan pipa tembaga dan melakukan pengelasan antar sambungan pipa

tembaga

g Pemasangan pressure gauge

h Pemasangan komponen sekunder seperti evaporator 2 pompa air

(submersible pump) kipas evaporator 2 kipas udara balik dan kipas udara

segar

i Pemasangan pipa ndash pipa paralon

j Pembuatan bypass dengan ukuran pipa frac12 in dan diberi stop kran

k Pemasangan bypass pada bagian input evaporator 2

l Melapisi bak air dengan styrofoam

m Pengisian rangkaian komponen utama siklus kompresi uap dengan refrigeran

R-22

n Pengecekan setiap sambungan pipa tembaga agar tidak terjadi kebocoran

o Pemasangan kelistrikan komponen utama dan komponen pendukung

p Memasang aluminium foil pada bagian dalam ruangan

q Pembuatan saluran udara balik pada bagian samping ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

r Pembuatan saluran udara segar pada bagian atas ruangan yang akan

dikondisikandidinginkan

s Melakukan uji coba serta pengecekan menyeluruh mesin water chiller agar

bekerja secara optimal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

33 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 329

Gambar 329 Skema alur penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Variasi Penelitian Laju Aliran Air Dingin (a) 0349 ls

(b) 0328 ls (c) 028 ls

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

34 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan

dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

35 Variasi Penelitian

Penelitian yang dilakukan dengan memvariasikan laju aliran air dingin yang

digunakan pada mesin water chiller Air dingin mengalir dari bak air ke evaporator

2 dan kembali lagi ke bak air Sirkulasi air dingin dilakukan oleh pompa

submersible Variasi penelitian disajikan pada Tabel 31

Tabel 3 1 Variasi Laju Aliran Air Dingin

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data ditempatkan seperti pada Gambar

329 Alat ukur yang dipergunakan dalam pengambilan data adalah (a) termokopel

dan alat penampil suhu digital (b) hygrometer (c) tang ampere (d) pressure gauge

(low pressure) (e) pressure gauge (high pressure) (f) gelas ukur (g) takometer

(h) stopwatch (i) anemometer

No Posisi kran Laju aliran air dingin

1 Tertutup 0349 ls

2 Terbuka dengan sudut 30deg 0328 ls

3 Terbuka dengan sudut 60deg 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

Gambar 330 Posisi alat ukur pada saat pengambilan data

Keterangan Gambar 330 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada

kondisi temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)

b TB

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Pada hygrometer ini terdapat termometer yang berfungsi untuk

mengukur temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada

kondisi temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

c TC

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran

antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur

merupakan temperatur udara kering

d TE

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2

yang mendinginkan udara yang melewatinya

e TF

Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut

termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah

melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara

kering

f P1

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja

g P2

Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure

gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di

dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

37 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan pada penelitian ini didasarkan pada apa

yang ditampilkan pada alat ukur yang dipergunakan dalam penelitian ini Pada

penelitian ini mempergunakan alat ukur pressure gauge termokopel dan alat

penampil suhu digital hygrometer takometer dan stopwatch Untuk data sekunder

mempergunakan diagram P-h untuk mendapatkan data entalpi temperatur kerja

evaporator temperatur kerja kondensor dan menggunakan psychrometric chart

untuk mendapatkan data-data seperti kelembapan relatif kelembapan spesifik

temperatur titik embun temperatur udara basah temperatur udara kering dll Untuk

mendapatkan data sekunder memerlukan data-data primer untuk menggambarkan

siklus kompresi uap pada diagram P-h Sedangkan untuk mendapatkan data-data

pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk menggambarkan

proses pendinginan air dengan menggunakan mesin water chiller

Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data primer yang

dilakukan pada penelitian ini adalah

a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan

sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat

ukur

b Menyalakan mesin water chiller-nya jika segalanya sudah siap sesuai dengan

variasi yang dilakukan

c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada

penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (Psi) jika

dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap

pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan

tekanan udara luar (1 atm)

TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()

TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()

TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()

TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()

TC temperatur udara campuran ()

TE temperatur evaporator 2 ()

TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()

I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan ke dalam Tabel 32 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

32 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

b Untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h tekanan

refrigeran di dalam kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) dikonversikan dari

satuan pengukuran ke satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang

digunakan Tekanan yang digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut

adalah tekanan pengukuran ditambah tekanan 1 atm

c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap yang

sudah digambarkan pada diagram P-h

d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran

(Win) menggunakan Persamaan (21)

e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

menggunakan Persamaan (22)

f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

menggunakan Persamaan (23)

g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap

menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)

h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan

(26)

i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 3 2 Tabel Pengambilan Data

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan dalam membuat pembahasan data ndash data diolah dan

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan dan perlu memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian sebelumnya dari para peneliti lain yang sejenis

310 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat

menjawab semua dari tujuan penelitian Saran diberikan untuk memperbaiki bila

penelitian dikembangkan lebih lanjut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin water chiller dengan siklus

kompresi uap dengan variasi (a) laju aliran air dingin 0349 ls (b) laju aliran air

dingin 0328 ls dan (c) laju aliran air dingin 0280 ls serta parameter yang dicatat

meliputi tekanan kerja evaporator (P1) tekanan kerja kondensor (P2) arus listrik

yang digunakan oleh kompresor (I) temperatur bola kering di ruangan (TdbA)

temperatur bola basah di dalam ruangan (TwbB) suhu udara campuran (TC) Suhu

evaporator (TE) dan suhu udara keluar evaporator (TF) Pengambilan data yang

dilakukan sebanyak 3 kali setiap variasi kemudian langkah selanjutnya adalah

menghitung rata-rata yang diperoleh dari ketiga data tersebut Penelitian ini

dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk

pengambilan data data tersebut diambil setiap 15 menit pada setiap penelitian Jadi

untuk mendapatkan seluruh data kami melakukan pengambilan data selama

sembilan hari dengan satu pengambilan data dalam satu hari Hasil rata ndash rata dari

pengambilan data disajikan pada Tabel 41 sd Tabel 43 Pada saat pengambilan

data volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter

sedangkan beban pendinginan dengan menggunakan 10 botol air dengan masing-

masing botol dapat menampung sebanyak 15 liter air Kecepatan kipas yang berada

di belakang kondensor sebesar 1300 rpm kecepatan kipas di depan kondensor

sebesar 1000 rpm kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 kecepatan kipas

udara balik sebesar 1800 rpm dan kecepatan kipas udara segar sebesar 2150 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

890

320

223

629

87

242

324

00

184

327

27

723

132

0

151

890

324

224

029

40

240

321

63

167

026

50

713

119

0

301

890

322

224

029

30

245

021

03

162

325

73

680

114

7

451

890

324

222

929

33

244

320

60

157

025

50

623

108

3

601

890

322

222

929

40

244

020

37

152

724

73

567

101

3

751

910

322

220

629

37

244

020

13

147

024

43

530

960

901

920

315

220

429

13

242

019

90

144

723

73

497

927

105

192

031

12

183

286

024

20

196

014

27

234

74

739

00

120

194

030

82

160

289

024

07

192

713

87

233

74

378

77

Rat

a-ra

ta1

900

319

221

429

26

242

720

73

155

124

97

583

104

6

TATB

Tab

el 4

1 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

349 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Wak

tuA

rus

Peva

pora

tor

Pkon

dens

orTC

TETF

Men

it(A

)M

PaM

PaTd

b A

()

Twb

A (

)

Tdb

B (

)Tw

b B

()

Tdb

C (

)Td

b E

()

Tdb

F (

)

01

900

313

214

828

47

247

725

60

213

727

70

717

140

7

151

880

315

217

128

20

245

721

83

157

025

60

663

122

7

301

860

313

217

128

40

243

320

83

152

725

20

600

117

7

451

870

308

217

128

50

244

720

43

147

024

37

550

111

7

601

900

308

219

928

63

243

320

27

144

324

17

510

108

0

751

850

311

216

728

40

244

319

97

140

324

07

480

106

0

901

880

308

214

828

53

244

719

60

139

023

43

460

104

3

105

189

030

82

144

278

724

80

193

713

77

232

04

5010

37

120

191

030

82

091

266

724

57

191

013

33

226

74

209

87

Rat

a-ra

ta1

880

310

215

728

19

245

320

78

151

724

49

539

112

6

TATB

Tab

el 4

2 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

328 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Wak

tuA

rus

Pev

apor

ator

Pko

nden

sor

TC

TE

TF

Men

it(A

)M

Pa

MP

aT

db A

(

)T

wb

A (

)

Tdb

B (

)

Tw

b B

(

)T

db C

(

)T

db E

(

)T

db F

(

)

01

970

297

204

527

17

248

026

17

233

327

43

713

193

0

151

960

304

207

727

13

247

022

50

184

025

83

640

162

7

301

970

306

207

927

13

246

721

90

176

725

40

560

154

3

451

960

306

207

727

20

245

021

37

170

724

07

490

146

3

601

970

301

206

827

13

248

020

83

114

023

83

437

144

0

751

980

297

205

626

77

245

720

40

163

323

23

407

137

3

902

000

297

202

026

47

247

320

07

160

322

87

380

134

3

105

201

029

72

040

267

724

77

198

315

97

226

03

7013

37

120

202

029

72

040

267

724

63

196

715

67

223

73

5313

10

Rat

a-ra

ta1

980

300

205

626

95

246

921

41

168

724

18

483

148

5

TA

TB

Tab

el 4

3 D

ata

Has

il R

ata-

rata

untu

k L

aju A

lira

n 0

280 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

42 Perhitungan dan Pengolahan Data

421 Diagram P-h

Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti temperatur

(T) dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap Data yang digunakan

untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja

evaporator (P1) dan tekanan kerja kondensor (P2) Data- data yang diperoleh pada

diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap) temperatur kerja kondensor

(Tkond) h1 h2 h3 dan h4

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari

diagram P-h R-22 Dari Tabel 41 dapat dilihat nilai tekanan P1 dan P2 pada variasi

laju aliran air dingin sebesar 0349 ls berturut-turut adalah 0218 MPa dan 2113

MPa masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut

berturut-turut menjadi 0319 MPa dan 2214 MPa Tekanan absolut adalah tekanan

pengukuran ditambah tekanan atmosfer Dari Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan P1 0319 MPa P2 2214 MPa diperoleh suhu

kerja evaporator sebesar ndash 1297 dan suhu kerja kondensor sebesar 5579

Gambar 41 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water

chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22 Data- data yang diperoleh

dipergunakan untuk menghitung Win Qout Qin COPaktual COPideal efisiensi dan laju

aliran massa refrigeran Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant

(CHCIF2) diketahui data-data h1= 40001 kJkg h2 = 44983 kJkg h3 = 27149

kJkg dan h4 = 27149 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Pevap Pkond Tevap Tkond

MPa MPa

1 0349 ls 0319 2214 -1297 5579

2 0328 ls 0310 2157 -1376 5462

3 0280 ls 0300 2056 -1465 5241

Variasi laju aliran air dinginNo

h1 h2 h3 h4

(kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 27149 27149

2 0328 ls 39969 44895 26978 26978

3 0280 ls 39933 44798 26662 26662

Variasi laju aliran air dinginNo

Gambar 41 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Laju Aliran Air

Dingin sebesar 0349 ls

Tabel 44 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja

Kondensor Tkond

Tabel 45 Besar Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of

R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 27149 12852

2 0328 ls 39969 26978 12992

3 0280 ls 39933 26662 13271

No Variasi laju aliran air dingin

422 Perhitungan Pada Diagram P-h

Pada Diagram P-h yang telah digambarkan dapat dihitung nilai-nilai dari

kerja kompresor (Win) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout) energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) COPaktual

COPideal efisiensi mesin kompresi uap (η) dan laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari

mesin water chiller Berikut ini merupakan contoh perhitungan data untuk laju

aliran air dingin sebesar 0349 ls

1 Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram P-h yang tersaji pada Gambar 41 dan Tabel 45

diketahui bahwa nilai h1=40001 kJkg dan nilai h4=2714 kJkg Untuk mengetahui

besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (23)

Qin = h1 ndash h4

= 40001 kJkg ndash 27149 kJkg

= 12852 kJkg

Perhitungan nilai (Qin) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Nilai Qin untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 44983 27149 17834

2 0328 ls 44895 26978 17918

3 0280 ls 44798 26662 18136

No Variasi laju aliran air dingin

2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilerpas oleh kondensor (Qout)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h2 = 44983 kJkg dan nilai h3 = 27149 kJkg Untuk mengetahui besarnya

energi kalor yang diserap kondensor persatuan massa refrigeran dapat

menggunakan Persamaan (22)

Qout = h2 -h3

= 44983 kJkg ndash 27149 kJkg

= 17834 kJkg

Perhitungan nilai Qout pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Perhitungan Nilai Qout untuk Semua Variasi

3 Kerja kompresor (Win)

Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 41 dan Tabel 45 diketahui bahwa

nilai h1 = 40001 kJkg dan nilai h2 = 44983 kJkg Untuk mengetahui besarnya

kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (21)

Win = h2 ndash h1

= 44983 kJkg ndash 40001 kJkg

= 4982 kJkg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

h1 h2 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 40001 44983 4982

2 0328 ls 39969 44895 4926

3 0280 ls 39933 44798 4865

No Variasi laju aliran air dingin

Perhitungan nilai Win pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil Perhitungan Nilai Win untuk Semua Variasi

4 Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient of Performance (COPideal)

Pada Tabel 44 telah diketahui bahwa nilai Tevap = - 1297 dan Tkond =

5579 sebelum menghitung COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond dikonversikan

terlebih dahulu dalam satuan Kelvin (K) Untuk mengkonversikan ke K adalah

dengan menggunakan Persamaan (41)

K = ( + 273) (41)

Pada Persamaan (41)

K nilai suhu dalam satuan Kelvin

nilai suhu dalam satuan Celsius

Tevap dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

Tevap = - 1297

Tevap = (- 1297 + 273) K

Tevap = 26003 K

Tkond dihitung dengan menggunakan Persamaan (41)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

Tevap Tkond

K K

1 0349 ls 26003 32879 378

2 0328 ls 25924 32762 379

3 0280 ls 25835 32541 385

No Variasi laju aliran air dingin COPideal

Tkond = 5579

Tkond = (5579 + 273) K

Tkond = 32879 K

Jadi nilai Tevap = 26003 K dan nilai Tkond = 32879 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (25)

COPideal = Tevap (Tkond ndash Tevap)

= 26003 (32879 ndash 26003)

= 378

Perhitungan nilai COPideal pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 49

Tabel 49 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Semua Variasi

5 Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient of Performance (COPaktual)

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual = Qin Win

= (12852 4982)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

Qin Win

(kJkg) (kJkg)

1 0349 ls 12852 4982 258

2 0328 ls 12992 4926 264

3 0280 ls 13271 4865 273

COPaktualNo Variasi laju aliran air dingin

Efisiensi

1 0349 ls 258 378 6821

2 0328 ls 264 379 6957

3 0280 ls 273 385 7081

No Variasi laju aliran air dingin COPaktual COPideal

= 258

Perhitungan nilai COPaktual pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280 ls

dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Semua Variasi

6 Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)

Pada perhitungan sebelumnya nilai COPideal = 377 dan nilai COPaktual = 235

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

η = (COPaktual COPideal) x 100

= (258 378) x 100

= 6821

Perhitungan nilai efisiensi (η) pada laju aliran air dingin 0328 ls dan 0280

ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil Perhitungan Nilai Efisiensi (η) Untuk Semua Variasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

V I Win ṁ

Volt A (kJkg) (kgs)

1 0349 ls 220 190 4982 00084

2 0328 ls 220 188 4926 00084

3 0280 ls 220 198 4865 00090

No Variasi laju aliran air dingin

7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(27)

ṁ = 119881 times119868

119882 119894119899 times1000

= 220 times190

4982 times1000

= 00084 kgs

Perhitungan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya disajikan pada

Tabel 412

Tabel 412 Hasil Perhitungan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ) untuk Semua

Variasi

423 Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang diperoleh dari penelitian Data ndash data tersebut

meliputi temperatur udara kering (Tdb A) pada udara lingkungan temperatur udara

basah (Twb A) pada udara lingkungan temperatur udara kering (Tdb B) pada

ruangan yang dikondisikan udaranya temperatur udara basah (Twb B) pada ruangan

yang dikondisikan udaranya temperatur udara kering campuran (Tdb C)

temperatur kerja evaporator 2 (Tdb E) temperatur udara keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

(Tdb F) Contoh siklus udara pada mesin water chiller pada psychrometric chart

dengan laju aliran air dingin 0349 ls dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara

pada mesin water chiller pada psychrometric chart dengan laju aliran air dingin

0328 ls dan 0280 ls dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6

Gambar 42 Siklus Udara pada Psychrometric Chart pada Laju Aliran Air Dingin

0349 ls

Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara

lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan

udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 titik

E merupakan temperatur kerja evaporator 2 dan titik F merupakan temperatur udara

keluar dari evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan

dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller

dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga Dari penelitian

yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1) dan tekanan

kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h Hasil yang didapat dari Tabel Thermodynamic

Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) berupa nilai entalpi yang dapat dilihat

pada Tabel 45 untuk tiga variasi penelitian Pada penelitian yang telah dilakukan

terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor arus yang diukur lebih

rendah dari spesifikasi standar kompresor frac34 PK pada spesifikasi besar arus listrik

28 A setelah dipergunakan arus listrik sebesar 198 A Hal tersebut dipengaruhi

oleh kondisi komponen seperti kompresor dan kondensor yang digunakan

komponen tersebut dalam kondisi bekas sehingga kinerja dan efisiensinya

menurun Selain itu penambahan kipas pada kondensor juga mempengaruhi kinerja

ideal kompresor dan kondensor

431 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Kinerja Mesin Siklus

Kompresi Uap

Laju aliran air dingin memberikan pengaruh terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap Pengaruh ini dapat dilihat dari besarnya energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepaskan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (Win) COPideal COPactual efisiensi (η) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ) Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi laju aliran air dingin yaitu 0349 ls

0328 ls dan 0280 ls Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja

pada mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai ndash

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sd 49

Gambar 43 Perbandingan Nilai Qin untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 43 dapat diketahui nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) untuk tiga variasi Nilai Qin tertinggi dihasilkan pada laju aliran air

dingin 0280 ls dengan nilai Qin = 13271 kJkg kemudian diikuti dengan laju aliran

dingin 0328 ls dengan nilai Qin sebesar 12992 kJkg dan nilai Qin terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qin sebesar 12852 kJkg Dari

Gambar 43 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qin nya Besarnya Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja evaporator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Semakin rendah suhu kerja evaporator maka penyerapan kalor yang terdapat pada

air (refrigeran sekunder) yang bersirkulasi pada evaporator 2 akan lebih besar

Demikian pula kemampuan air dingin untuk menyerap kalor yang terdapat pada

udara di dalam ruangan yang dikondisikan semakin tinggi besar

Gambar 44 Perbandingan Nilai Qout untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 44 dapat diketahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor

(Qout) untuk tiga variasi Nilai Qout tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin

0280 ls dengan nilai Qout = 18136 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin

0328 ls dengan nilai Qout sebesar 17918 kJkg dan nilai Qout terendah didapat

pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan nilai Qout sebesar 17834 kJkg Dari

Gambar 44 dapat dilihat bahwa semakin rendah laju aliran air dingin semakin

tinggi nilai Qout nya Hal tersebut disebabkan karena besarnya kalor yang dilepas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

kondensor (Qout) sama dengan besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin)

ditambah besarnya kerja yang diberikan kompresor

Gambar 45 Perbandingan Nilai Win untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja yang dilakukan oleh kompresor Win

untuk tiga variasi Nilai Win tertinggi dihasilkan pada laju aliran air dingin 0349 ls

dengan nilai Win = 4982 kJkg kemudian diikuti pada laju aliran dingin 0328 ls

dengan nilai Win sebesar 4926 kJkg dan nilai Win terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0280 ls dengan nilai Win sebesar 4865 kJkg Hal tersebut disebabkan

karena tekanan kondensor pada laju aliran air dingin 0349 ls sebesar 2214 MPa

yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi mengakibatkan kerja kompresor

(Win) pada mesin water chiller juga tinggi Selain itu laju aliran air dingin juga

berpengaruh terhadap kerja kompresor (Win) semakin cepat laju aliran air dingin

maka pertukaran kalor yang terjadi pada evaporator 2 juga akan semakin besar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

mengakibatkan suhu air (refrigeran sekunder) juga akan meningkat dengan

meningkatnya suhu air (refrigeran sekunder) tersebut maka membuat kerja

kompresor lebih berat untuk mendinginkan air (refrigeran sekunder) tersebut

sebagai fluida kerja untuk mendinginkan ruangan

Gambar 46 Perbandingan Nilai COPideal untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

Gambar 47 Perbandingan Nilai COPaktual untuk Variasi Laju Aliran Air Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Dari Gambar 46 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk tiga variasi Nilai

COPideal tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPideal

sebesar 385 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls dengan nilai

COPideal sebesar 379 dan nilai COPideal terendah didapat pada laju aliran air dingin

0349 ls dengan nilai COPideal sebesar 378 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

oleh temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi maka besar kecilnya COPideal

dipengaruhi oleh temperatur kerja evaporator dan temperatur kerja kondensor Dari

Gambar 47 dapat diketahui nilai dari COPaktual untuk tiga variasi Nilai COPaktual

tertinggi didapat dari variasi laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai COPaktual

sebesar 273 kemudian diikuti dengan variasi laju aliran air dingin 0328 ls dengan

nilai COPaktual sebesar 264 dan nilai COPaktual terendah didapat dari variasi laju

aliran air dingin 0349 ls dengan nilai COPaktual sebesar 258 Besarnya COPaktual

dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja

kompresor (Win)

Gambar 4 8 Perbandingan Nilai Efisiensi (η) untuk Variasi Laju Aliran Air

Dingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Dari Gambar 48 dapat diketahui perbandingan nilai efisiensi (η) untuk tiga

variasi Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran air dingin 0280 ls dengan

persentase sebesar 7081 kemudian diikuti pada laju aliran air dingin 0328 ls

dengan persentase sebesar 6957 dan efisiensi terendah didapat pada laju aliran

air dingin 0349 ls dengan persentase sebesar 6821 Dari data yang telah

didapatkan dapat disimpulkan bahwa semakin rendah laju aliran air dingin maka

efisiensi akan semakin tinggi hal ini dipengaruhi oleh kondisi mesin dan juga

berdasarkan COPideal dan COPaktual

Gambar 4 9 Perbandingan Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Laju

Aliran Air Dingin

Dari Gambar 49 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa

refrigeran (ṁ) untuk tiga variasi Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada

laju aliran air dingin 0280 ls dengan nilai 00090 kgs kemudian diikuti pada laju

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

aliran air dingin 0328 ls dan variasi pada laju aliran air dingin 0349 ls dengan

nilai laju aliran massa refrigeran yang sama yaitu 00084 kgs Besarnya laju aliran

massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang

dipergunakan oleh kompresor Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor

(Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil sedangkan jika arus

listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa

refrigeran akan semakin besar dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan

arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju

aliran massa refrigeran

432 Pengaruh Laju Aliran Air Dingin terhadap Suhu Ruangan yang

Dikondisikan

Dari hasil penelitian diperoleh data-data seperti temperatur udara lingkungan

(TA) temperatur udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan (TB) temperatur

udara campuran antara udara balik dan udara segar (TC) temperatur pengembunan

udara di evaporator 2 (TD) temperatur kerja evaporator 2 (TE) dan temperatur udara

keluar dari evaporator 2 (TF) Penelitian dilakukan dengan memvariasikan laju

aliran air dingin yang bersirkulasi pada evaporator 2 Dari data hasil penelitian

diketahui bahwa suhu terendah ruangan yang dikondisikan adalah TdbB sebesar

2073 dan TwbB sebesar 1551 hal tersebut terjadi pada laju aliran air dingin

sebesar 0349 ls Hal ini terjadi karena semakin cepat laju aliran air dingin maka

penyerapan kalor pada udara yang dihembuskan kipas evaporator 2 akan lebih

maksimal sehingga terjadi penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF)

yang signifikan sehingga membuat ruangan yang dikondisikan suhunya juga akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

91

turun dengan cepat seiring berjalannya waktu Namun sebaliknya dengan laju

aliran air dingin yang semakin kecil penyerapan kalor pada udara yang

dihembuskan kipas evaporator 2 menjadi kurang maksimal Hal ini berakibat pada

penurunan temperatur udara keluar evaporator 2 (TF) menjadi tidak signifikan

sehingga ruangan yang dikondisikan mengalami penurunan suhu yang lambat

Dengan demikian laju aliran air dingin berpengaruh terhadap kecepatan

pendinginan ruangan yang akan dikondisikan (TB)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini

adalah

a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat

bekerja dengan baik sesuai fungsinya

b Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada mesin water chiller maka

dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut

1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(Qin) paling tinggi yaitu 13271 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18136 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin

0280 ls

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4982 kJkg terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

4 Besarnya Ideal Coefficient of Performance (COPideal) yang dicapai

paling tinggi 385 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

5 Besarnya Actual Coefficient of Performance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi 273 terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

6 Nilai efisiensi (η) mesin water chiller tertinggi yaitu sebesar 7081

terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

93

7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) pada mesin water chiller tertinggi

yaitu sebesar 00090 kgs terjadi pada laju aliran air dingin 0280 ls

c Suhu ruangan terendah yang dapat dicapai mesin water chiller adalah sebesar

2073 dan terjadi pada laju aliran air dingin 0349 ls

52 Saran

Setelah dilakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa saran

yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Pada penelitian selanjutnya penulis menyarankan agar ruangan yang akan

dikondisikan sebaiknya diisolasi serapat mungkin agar tidak ada udara yang

keluar hal ini memungkinkan suhu yang dihasilkan semakin rendah

b Penelitian mesin water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan

variasi refrigeran sekunder

c Sebaiknya pipa ndash pipa sirkulasi untuk refrigeran sekunder diisolasi untuk

mengurangi pertukaran kalor yang terjadi antara udara lingkungan dan

refrigeran sekunder sebelum memasuki evaporator 2

d Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal

sebaiknya gunakan komponen mesin siklus kompresi uap yang masih baru

e Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dari frac34 PK

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

94

DAFTAR PUSTAKA

Cengel Yunus A dan Michael A Boles 2006 Thermodynamics An Engineering

Approach 5th ed New York McGraw-Hill

Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin

Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472

Muchammad (2006) Pengujian Performance Analisa Pressure Drop Sistem Water

ndash Cooled Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22 ROTASI ndash

Vol 8 No 3

Nugroho Ali (2015) Analisa Kinerja Refrigerasi Water Chiller pada PT GMF

AEROASIA Vol 04 No 1 Februari 2015

Permana Andika (2019) Pengaruh Panjang Pipa Kapiler Terhadap Karakteristik

Water Chiller Skripsi pada Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta tidak diterbitkan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan

Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding

Seminar Nasional ReTII ke-11 2016

httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494

Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik

dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional Tahunan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

95

Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin

httpeprintsunlamacidideprint770

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian yang

Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik Vol 15

Nomor 2 2016 httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-

mesin-pengering-pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan

Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan

Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri

Teknoin Vol 22 No 7 (2016) httpsjournaluiiacidjurnal-

teknoinarticleview8086

Rasta I Made (2007) Pengaruh Aliran Volume Chilled Water Terhadap NTU pada

FCU Sistem AC Jenis Water Chiller Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jurnal Teknik Mesin Vol 9

No 2 (Oktober 2007) 72-79

Senoeadi AC Arya dkk (2015) Pengaruh Debit Aliran Air Terhadap Proses

Pendinginan pada Mini Chiller Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XIV (SNTTM XIV)

Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

96

LAMPIRAN

Gambar L1 Ruangan yang dikondisikan

Gambar L2 Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

97

Gam

bar

L

3 D

iagra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

98

Gam

bar

L4

Dia

gra

m P

-h p

ada

Laj

u A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

99

Gam

bar

L5

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

03

28 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

100

Gam

bar

L6

Psy

chro

met

ric

Chart

pad

a L

aju A

lira

n A

ir D

ingin

02

80 l

s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

101

Gambar L7 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

102

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

103

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

104

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 19: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 20: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 21: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 22: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 23: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 24: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 25: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 26: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 27: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 28: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 29: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 30: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 31: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 32: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 33: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 34: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 35: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 36: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 37: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 38: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 39: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 40: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 41: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 42: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 43: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 44: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 45: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 46: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 47: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 48: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 49: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 50: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 51: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 52: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 53: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 54: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 55: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 56: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 57: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 58: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 59: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 60: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 61: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 62: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 63: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 64: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 65: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 66: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 67: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 68: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 69: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 70: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 71: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 72: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 73: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 74: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 75: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 76: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 77: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 78: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 79: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 80: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 81: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 82: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 83: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 84: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 85: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 86: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 87: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 88: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 89: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 90: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 91: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 92: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 93: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 94: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 95: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 96: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 97: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 98: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 99: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 100: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 101: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 102: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 103: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 104: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 105: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 106: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 107: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 108: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 109: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 110: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 111: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 112: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 113: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 114: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 115: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 116: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 117: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,
Page 118: UNJUK KERJA MESIN WATER CHILLER DENGAN PANJANG PIPA ...repository.usd.ac.id/37403/2/165214051_full.pdf · kompresor berdaya ¾ PK, kondensor dengan pendingin udara, pipa kapiler,