unjuk kerja water chiller dengan variasi kecepatan …

102
i UNJUK KERJA WATER CHILLER DENGAN VARIASI KECEPATAN PUTAR KIPAS MENGGUNAKAN PIPA KAPILER 180 CM SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin Oleh: ENGGIE KURNIAWAN NIM :165214054 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 30-Dec-2021

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

i

UNJUK KERJA WATER CHILLER DENGAN VARIASI KECEPATAN

PUTAR KIPAS MENGGUNAKAN PIPA KAPILER 180 CM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin

Oleh

ENGGIE KURNIAWAN

NIM 165214054

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PERFORMANCE WATER CHILLER SPEED OF FAN ROUND

VARIATION USE CAPILLARY PIPE LENGTH 180 CM

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

ENGGIE KURNIAWAN

Student Number 165214054

MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

ABSTRAK

Perkembangan yang sangat cepat dari mesin pendingin dapat

menimbulkan beberapa masalah salah satunya adalah kebutuhan energi yang

semakin besar Kebutuhan energi besar dapat dikurangi dengan meningkatkan

prestasi kerjanya AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang

dapat mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan Tujuan dari penelitian ini

adalah (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap (b) mengetahui unjuk kerja water chiller yang telah dibuat atau

dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai COPaktual (5)

nilai COPideal (6) Efisiensi (ƞ) dan (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dalam penelitian ini dirancang dan

dirakit water chiller yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang memiliki

komponen utama kompresor berdaya 34 PK kondensor dengan pendingin udara

pipa kapiler dengan panjang 180 cm dan evaporator jenis pipa bersirip

Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada penelitian ini adalah

kecepatan putaran kipas pada evaporator 2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

baik (b) mengetahui karakteristik yang dimiliki water chiller meliputi (1) Nilai

Win tertinggi sebesar 4895 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm (2)

Nilai Qout tertinggi sebesar 18266 kJ pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm

(3) Nilai Qin tertinggi sebesar 13371 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160

rpm (4) Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2738 pada putaran kipas evaporator 2

1360 rpm (5) Nilai COPideal tertinggi sebesar 3880 pada putaran kipas evaporator

2 1360 rpm (6) Nilai efisiensi (ƞ) tertinggi sebesar 7061 pada putaran kipas

evaporator 2 1360 rpm (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 9217 gs

pada putaran kipas evaporator 2 1360 rpm

Kata kunci water chiller siklus kompresi uap refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The very rapid development of the cooling engine can cause several

problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs

can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air

conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of

this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam

compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been

made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value

COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate

(ṁ)

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller

designed and assembled works with a steam compression cycle which has the

main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm

long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-

22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely

1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value

of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout

value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin

value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest

COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest

COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest

efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)

Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360

rpm

Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITTLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR TABEL xvii

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Tujuan Penelitian 2

14 Batasan Masalah 3

15 Manfaat Penelitian 3

16 Luaran Penelitian 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5

21 Dasar Teori 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Mesin Pendingin 5

212 Siklus Kompresi Uap 6

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s 7

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13

213 Psychrometric Chart 22

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 25

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water

Chiller pada Psychrometric Chart 30

22 Tinjauan Pustaka 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37

31 Objek Penelitian 37

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38

322 Komponen Mesin Water chiller 42

322 Alat Ukur Penelitian 47

33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52

34 Metode Penelitian 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PERFORMANCE WATER CHILLER SPEED OF FAN ROUND

VARIATION USE CAPILLARY PIPE LENGTH 180 CM

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

ENGGIE KURNIAWAN

Student Number 165214054

MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

ABSTRAK

Perkembangan yang sangat cepat dari mesin pendingin dapat

menimbulkan beberapa masalah salah satunya adalah kebutuhan energi yang

semakin besar Kebutuhan energi besar dapat dikurangi dengan meningkatkan

prestasi kerjanya AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang

dapat mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan Tujuan dari penelitian ini

adalah (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap (b) mengetahui unjuk kerja water chiller yang telah dibuat atau

dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai COPaktual (5)

nilai COPideal (6) Efisiensi (ƞ) dan (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dalam penelitian ini dirancang dan

dirakit water chiller yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang memiliki

komponen utama kompresor berdaya 34 PK kondensor dengan pendingin udara

pipa kapiler dengan panjang 180 cm dan evaporator jenis pipa bersirip

Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada penelitian ini adalah

kecepatan putaran kipas pada evaporator 2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

baik (b) mengetahui karakteristik yang dimiliki water chiller meliputi (1) Nilai

Win tertinggi sebesar 4895 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm (2)

Nilai Qout tertinggi sebesar 18266 kJ pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm

(3) Nilai Qin tertinggi sebesar 13371 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160

rpm (4) Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2738 pada putaran kipas evaporator 2

1360 rpm (5) Nilai COPideal tertinggi sebesar 3880 pada putaran kipas evaporator

2 1360 rpm (6) Nilai efisiensi (ƞ) tertinggi sebesar 7061 pada putaran kipas

evaporator 2 1360 rpm (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 9217 gs

pada putaran kipas evaporator 2 1360 rpm

Kata kunci water chiller siklus kompresi uap refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The very rapid development of the cooling engine can cause several

problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs

can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air

conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of

this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam

compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been

made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value

COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate

(ṁ)

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller

designed and assembled works with a steam compression cycle which has the

main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm

long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-

22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely

1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value

of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout

value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin

value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest

COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest

COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest

efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)

Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360

rpm

Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITTLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR TABEL xvii

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Tujuan Penelitian 2

14 Batasan Masalah 3

15 Manfaat Penelitian 3

16 Luaran Penelitian 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5

21 Dasar Teori 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Mesin Pendingin 5

212 Siklus Kompresi Uap 6

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s 7

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13

213 Psychrometric Chart 22

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 25

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water

Chiller pada Psychrometric Chart 30

22 Tinjauan Pustaka 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37

31 Objek Penelitian 37

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38

322 Komponen Mesin Water chiller 42

322 Alat Ukur Penelitian 47

33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52

34 Metode Penelitian 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

ABSTRAK

Perkembangan yang sangat cepat dari mesin pendingin dapat

menimbulkan beberapa masalah salah satunya adalah kebutuhan energi yang

semakin besar Kebutuhan energi besar dapat dikurangi dengan meningkatkan

prestasi kerjanya AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang

dapat mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan Tujuan dari penelitian ini

adalah (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap (b) mengetahui unjuk kerja water chiller yang telah dibuat atau

dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai COPaktual (5)

nilai COPideal (6) Efisiensi (ƞ) dan (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dalam penelitian ini dirancang dan

dirakit water chiller yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang memiliki

komponen utama kompresor berdaya 34 PK kondensor dengan pendingin udara

pipa kapiler dengan panjang 180 cm dan evaporator jenis pipa bersirip

Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada penelitian ini adalah

kecepatan putaran kipas pada evaporator 2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

baik (b) mengetahui karakteristik yang dimiliki water chiller meliputi (1) Nilai

Win tertinggi sebesar 4895 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm (2)

Nilai Qout tertinggi sebesar 18266 kJ pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm

(3) Nilai Qin tertinggi sebesar 13371 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160

rpm (4) Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2738 pada putaran kipas evaporator 2

1360 rpm (5) Nilai COPideal tertinggi sebesar 3880 pada putaran kipas evaporator

2 1360 rpm (6) Nilai efisiensi (ƞ) tertinggi sebesar 7061 pada putaran kipas

evaporator 2 1360 rpm (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 9217 gs

pada putaran kipas evaporator 2 1360 rpm

Kata kunci water chiller siklus kompresi uap refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The very rapid development of the cooling engine can cause several

problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs

can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air

conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of

this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam

compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been

made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value

COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate

(ṁ)

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller

designed and assembled works with a steam compression cycle which has the

main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm

long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-

22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely

1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value

of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout

value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin

value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest

COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest

COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest

efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)

Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360

rpm

Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITTLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR TABEL xvii

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Tujuan Penelitian 2

14 Batasan Masalah 3

15 Manfaat Penelitian 3

16 Luaran Penelitian 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5

21 Dasar Teori 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Mesin Pendingin 5

212 Siklus Kompresi Uap 6

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s 7

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13

213 Psychrometric Chart 22

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 25

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water

Chiller pada Psychrometric Chart 30

22 Tinjauan Pustaka 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37

31 Objek Penelitian 37

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38

322 Komponen Mesin Water chiller 42

322 Alat Ukur Penelitian 47

33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52

34 Metode Penelitian 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

The very rapid development of the cooling engine can cause several

problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs

can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air

conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of

this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam

compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been

made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value

COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate

(ṁ)

The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering

Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller

designed and assembled works with a steam compression cycle which has the

main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm

long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-

22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely

1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm

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

(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value

of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout

value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin

value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest

COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest

COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest

efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)

Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360

rpm

Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITTLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR TABEL xvii

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Tujuan Penelitian 2

14 Batasan Masalah 3

15 Manfaat Penelitian 3

16 Luaran Penelitian 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5

21 Dasar Teori 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Mesin Pendingin 5

212 Siklus Kompresi Uap 6

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s 7

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13

213 Psychrometric Chart 22

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 25

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water

Chiller pada Psychrometric Chart 30

22 Tinjauan Pustaka 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37

31 Objek Penelitian 37

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38

322 Komponen Mesin Water chiller 42

322 Alat Ukur Penelitian 47

33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52

34 Metode Penelitian 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITTLE PAGE ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii

HALAMAN PENGESAHAN iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v

HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR TABEL xvii

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Tujuan Penelitian 2

14 Batasan Masalah 3

15 Manfaat Penelitian 3

16 Luaran Penelitian 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5

21 Dasar Teori 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Mesin Pendingin 5

212 Siklus Kompresi Uap 6

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s 7

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13

213 Psychrometric Chart 22

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 25

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water

Chiller pada Psychrometric Chart 30

22 Tinjauan Pustaka 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37

31 Objek Penelitian 37

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38

322 Komponen Mesin Water chiller 42

322 Alat Ukur Penelitian 47

33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52

34 Metode Penelitian 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

211 Mesin Pendingin 5

212 Siklus Kompresi Uap 6

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s 7

2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10

2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13

213 Psychrometric Chart 22

2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23

2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart 25

2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water

Chiller pada Psychrometric Chart 30

22 Tinjauan Pustaka 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37

31 Objek Penelitian 37

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38

321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38

322 Komponen Mesin Water chiller 42

322 Alat Ukur Penelitian 47

33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52

34 Metode Penelitian 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

35 Variasi Penelitia 53

36 Skematik Pengambilan Data 53

37 Cara Pengambilan Data 55

38 Cara Pengolahan Data 57

39 Cara Melakukan Pembahasan 58

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58

BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59

41 Hasil Penelitian 59

42 Perhitungan 63

421 Diagram P-h 63

4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64

422 Data pada Psychrometric Chart 70

43 Pembahasan 71

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78

51 Kesimpulan 78

52 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA 80

LAMPIRAN 81

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5

Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14

Gambar 26 Kompresor Scroll 15

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16

Gambar 29 Kompresor Hermetik 17

Gambar 210 Natural Draught Condenser 19

Gambar 211 Force draught Condenser 19

Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21

Gambar 213 Pipa Kapiler 21

Gambar 214 Kipas 22

Gambar 215 Psychrometric Chart 23

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam

Pyschrometric Chart 25

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26

Gambar 218 Proses Sensible Heating 26

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27

Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28

Gambar 221 Proses Humidifying 28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

Gambar 222 Proses Dehumidifying 29

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37

Gambar 32 Kayu dan Triplek 38

Gambar 33 Besi L 39

Gambar 34 Pipa Air 39

Gambar 35 Isolasi 40

Gambar 36 Refrigeran R-22 40

Gambar 37 Bak Penampung Air 41

Gambar 38 Alumunium foil 42

Gambar 39 Kompresor 43

Gambar 310 Kondensor 44

Gambar 311 Evaporator 1 44

Gambar 312 Evaporator 2 45

Gambar 313 Pipa Kapiler 45

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46

Gambar 315 Termokopel 47

Gambar 316 Hygrometer 48

Gambar 317 Stopwatch 49

Gambar 318 Pressure Gauge 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

Gambar 319 Tang Ampere 50

Gambar 320 Takometer 50

Gambar 321 Anemometer 50

Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51

Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 1160 rpm 71

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 72

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 73

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 76

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53

Tabel 35 Tabel pengambilan data 56

Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60

Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61

Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua

variasi 70

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83

Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84

Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85

Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1260 rpm 86

Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2

1360 rpm 87

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

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 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat

menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam

mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan

adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi

untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara

segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa

ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana

transportasi maupun rumah tangga

AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk

mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan

kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang

dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai

media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan

refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor

yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda

dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa

digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat

mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain

Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC

tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan

memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam

Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat

membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water

chiller tersebut

12 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan

masalah dalam penelitian ini sebagai berikut

a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di

dalam ruangan

b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari

mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm

13 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan

sebagai berikut

a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus

kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan

b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi

1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )

3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )

4 Besarnya actual coefficient of performance ( )

5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )

6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)

7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

14 Batasan Masalah

Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller

yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut

a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator

pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air

pompa dan sistem perpipaan

b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen

utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor

c Refrigeran yang digunakan adalah R22

d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm

e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar

f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)

g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan

didinginkan

h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator

2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm

i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt

j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm

k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam

botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup

15 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah

a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk

pengondisian udara

b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang

mempunyai penelitian sejenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara

d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan

yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak

ramai

16 Luaran Penelitian

Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water

chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

211 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan

kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan

memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya

menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses

iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus

kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator

kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap

dinamakan dengan refrigeran

Lingkungan bersuhu tinggi

Qout

Win

Qin

Lingkungan bersuhu rendah

Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin

Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang

dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin

Mesin Pendingin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan

untuk memindahkan kalor tersebut

212 Siklus Kompresi Uap

2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22

Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa

kapiler dan evaporator

Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari

kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari

evaporator kembali menuju kompresor 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 Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

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 (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h

Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi

a Proses kompresi (1 - 2)

Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 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 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 proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran

mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya

kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur lingkungan

c Proses kondensasi (2a - 3a)

Proses kondensasi terjadi pada proses 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 Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka

prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan

yang tetap maka dinamakan dengan isobar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 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 proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler

secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa 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 fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas

f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)

Proses evaporasi terjadi pada proses 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 fasa refrigeran berubah menjadi gas

jenuh

g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

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

dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat

menaikkan nilai 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 (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap

evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran

(ṁ)

a Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini

menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran 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 proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

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 masuk pipa kapiler

(kJkg)

c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang

terjadi pada proses 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 refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

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

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

d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang

diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi 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 refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)

h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)

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 (COPideal) 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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Pada Persamaan (26)

COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap

COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan

Persamaan (27)

ṁ = 119881 119909 119868

119882 119894119899 119909 1000 (27)

Pada Persamaan (27)

ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)

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 filter dan kipas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

a Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi

untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit

mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat

diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)

Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)

Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup

1 Open Type Compressor

Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya

Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga

yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol

menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V

belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah

diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli

saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari

bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart

sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang

tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor

Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor

(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

2 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

dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll

tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll

Gambar 26 Kompresor Scroll

(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-

componentscompressorscopeland-scroll-compressors )

3 Kompresor Sentrifugal

Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal

untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah

menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran

sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft

rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk

diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar

kompresor sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

Gambar 27 Kompresor Sentrifugal

(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)

4 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 Gambar 28

menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh

gambar kompresor semi hermetik

Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik

(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-

p179399aspx )

5 Kompresor Hermatik

Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

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

diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh

gambar kompresor hermetik

Gambar 29 Kompresor Hermetik

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

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

6 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 ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang

terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya

terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui

saluran buang

b Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari

bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang

mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor

secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor

refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor

mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan

kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan

kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1 Kondensor Berpendingin Udara

Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara

sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe

antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser

a Natural Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas

atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis

Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan

aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu

show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu

contoh gambar Natural Draught Condenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

Gambar 210 Natural Draught Condenser

(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)

b Force Draught Condenser

Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa

Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui

pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan

salah satu contoh gambar Force Draught Condenser

Gambar 211 Force Drought Condenser

(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-

cooled-condenser )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

2 Kondensor Berpendingin Air

Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai

media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi

menjadi dua jenis yaitu

a Recirculating Water System

Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor

dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk

diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya

air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor

b Wate Water System

Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor

diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air

dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi

c Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas

menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan

fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan

evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari

temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses

penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap

Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap

adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip

(Sumber httpalyitankblogspotcom)

d Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus

kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah

Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja

kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama

Gambar 213 Pipa Kapiler

e Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti

tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang

dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk

apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang

rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk

menaikkan suhu fluida kerja

f Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini

berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan

mempercepat proses perpindahan kalor

Gambar 214 Kipas

(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)

213 Psychrometric Chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis 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 cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

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 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)

a Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah

(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang

terdapat di bagian bawah psychrometric chart

b Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi

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 adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan

adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi

d Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah 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

e Relative Humidity (RH)

Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung

dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung

dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase

f Enthalpy (h)

Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara

dan uap air persatuan massa

g Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa

dengan satuan m3kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah

sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative

cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan

dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan

sensibel (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 seperti pada Gambar 216

Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart

(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-

principles)

a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah

entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and

dehumidifying pada pyschometric chart

Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying

b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah 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 218 menyajikan proses sensible heating pada

psychrometric chart

Gambar 218 Proses Sensible Heating

W1=W2

1

2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah

dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik

embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan

proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart

Gambar 219 Proses Evaporative Cooling

d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi

penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun

terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses

sensible cooling pada psychrometric chart

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Gambar 220 Proses Sensible Cooling

e Proses humidifying

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah

titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying

pada psychrometric chart

Gambar 221 Proses Humidifying

f Proses Dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu

bola basah titik embun dan kelembapan spesifik

W1=W2 2

1

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 222 Proses Dehumidifying

g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and

dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan

spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan

suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying

Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying

h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses

ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola

kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying

Tdb1 = Tdb2

1

2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

Gambar 224 Proses Heating and Humidifying

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

Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart

(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara

yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses

pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan

dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)

Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying

Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk

melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah

dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar

titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang

keluar dari evaporator 2

2

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller

Keterangan pada Gambar 225

A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik

B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik

C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)

D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)

E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2

F Udara keluar dari evaporator 2

Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil

campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri

air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan

pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang

merupakan komponen dari water chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller

(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)

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

didinginkan pada ruangan

Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang

dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan

udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara

udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik

dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu

udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk

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

Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola

basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan

relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

titik B merupakan titik akhir 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

Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan

temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume

spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan

Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100

d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying

(titik F-B)

Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap

air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan

temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban

pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka

22 Tinjauan Pustaka

I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water

chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water

chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat

mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC

water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada

siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus

sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu

dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada

setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh

air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari

hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201

dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju

aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem

water chiller

Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa

kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller

Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk

mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji

seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik

sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini

memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321

hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215

hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik

dibandingkan dengan pipa kapiler

Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh

kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK

Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja

dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah

dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin

water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water

chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada

putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar

17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water

chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai

COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140

rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara

segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada

putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller

sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm

Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang

pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan

efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di

laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk

mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan

efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas

nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor

dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk

kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081

Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler

terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh

dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin

melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan

pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin

Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar

pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas

refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan

COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271

Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang

performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem

water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian

dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem

dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem

lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem

Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan

COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi

energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan

full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun

temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan

dengan full sistem yaitu 129degC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

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 terdapat beban pendinginan yang berupa

botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan

terbuka

Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller

Keterangan

a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar

b Kondensor h2 Kipas udara balik

c Kompresor i Kipas Evaporator 2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

d Pressure gauge j Evaporator 2

e Bak air k Filter dryer

f Pompa air l Kipas Kondensor

g Air m Botol berisi air 15 liter

h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)

32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller

Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan

sebagai berikut

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 digunakan untuk membuat ruangan yang akan

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

Gambar 32 Kayu dan Triplek

(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)

b Paku

Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi

ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

39

c 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)

d Mur dan baut

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

membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller

e 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 memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in

Gambar 34 Pipa Air

(Sumber wwwisibangunancom)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

40

f Styrofoam

Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar

temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan

g Isolasi

Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan

triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air

Gambar 35 Isolasi

h 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 36 Refrigeran R-22

(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

41

i Refrigeran sekunder (air)

Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)

dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan

bantuan pompa menuju evaporator 2

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 37 Bak Penampung Air

k Pipa tembaga

Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada

mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054

mm

l Gergaji

Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller

memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

42

m Meteran

Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar

tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller

n Palu

Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat

ruangan yang akan didinginkan

o Obeng

Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

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

p Kunci pas

Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan

mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm

q Aluminium foil

Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang

akan dikondisikan temperaturnya

Gambar 38 Alumunium foil

322 Komponen Mesin Water chiller

Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water

chiller antara lain

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43

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

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

28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar

39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan

Gambar 39 Kompresor

b Kondensor

Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari

refrigeran ke udara lingkungan 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 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal

85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44

sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan

aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan

Gambar 310 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 tebal 6 dan tinggi

30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan

berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di

pergunakan dalam pendingin

Gambar 311 Evaporator 1

d Evaporator 2

Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk

mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

45

25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2

yang dipergunakan

Gambar 312 Evaporator 2

e 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 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler

Gambar 313 Pipa Kapiler

f 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

46

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

listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314

menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan

Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)

g 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 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

Tabel 31 Spesifikasi Kipas

Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan

Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V

Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V

Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V

Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V

Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

47

323 Alat Ukur Penelitian

Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat

ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai

a Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur

temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil

suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan

Gambar 315 Termokopel

(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)

b Hygrometer

Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga

dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur

udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan

thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur

suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu

udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan

air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi

dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

48

diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer

yang dipergunakan

Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer

Gambar 316 Hygrometer

c Stopwatch

Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan

pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang

dipergunakan

Gambar 317 Stopwatch

(Sumber wwwamazoncom)

d Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam

siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan

a b

Tdb () Twb ()

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

-10 -10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

49

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

pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan

Gambar 318 Pressure Gauge

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

Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge

Satuan Skala Pengukuran

(Warna biru) Satuan

Skala Pengukuran

(Warna merah)

psi -30 sd 500 psi -30 sd 800

bar -1 sd 35 bar -1 sd 55

e Tang ampere

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

sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor

dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak

langsung dengan terminal listriknya

Gambar 319 Tang Ampere

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

50

f Takometer

Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk

mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas

udara balik kipas udara segar

Gambar 320 Takometer

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

contact-type)

g Gelas ukur

Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada

evaporator 2

h Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar

masuk dan udara balik

Gambar 321 Anemometer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

51

33 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322

Gambar 322 Skema Alur Penelitian

Mulai

Perancangan Water Chiller

Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan

Proses Perakitan Water Chiller

Uji Coba Baik

Pelaksanaan Penelitian

Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)

1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm

Pengambilan Data

Variasi Berlanjut

Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tidak

Ya

Tidak

Ya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

52

331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller

Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan

sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah

a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka

water chiller

b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan

yang akan dikondisikan

c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor

evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air

d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa

tembaga

e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller

f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air

g Pemasangan pipa-pipa paralon

h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas

udara segar

i Pengisian refrigeran R-22

j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan

pipa-pipa tembaga

k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller

l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang

didinginkan

m Pengecekan ulang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

53

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 dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan

putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34

Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas

No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas

1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm

2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm

3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm

36 Skematik Pengambilan Data

Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat

pada Gambar 323

Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

54

Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data

a TA

Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang

disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer 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 Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur

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

temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55

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

h I

Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang

ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang

mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja

37 Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut

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 jika semuanya sudah dalam keadaan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

56

d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah

P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan

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 akan

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)

Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data

No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF

Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)

1 0

2 15

3 30

4

5 120

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

57

38 Cara Pengolahan Data

Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan

penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah

untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut

a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel

35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya

b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam

kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan 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

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)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

58

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

j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water

chiller

39 Cara Melakukan Pembahasan

Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data

digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang

dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil

penelitian orang lain

310 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil

penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

59

BAB IV

HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

41 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi

kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan

menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja

evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan

suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb

B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb

C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)

Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan

dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan

data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung

rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data

setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data

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

pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash

masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h

diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada

Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data

hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara

lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian

yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

60

T

abel

4

1 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

160 r

pm

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

4

01

99

19

29

273

3

250

0

245

0

218

3

257

0

73

0

152

3

2

15

20

1

01

98

19

41

271

7

248

3

223

3

190

0

254

3

63

0

135

0

3

30

20

1

01

99

19

75

270

0

248

3

215

0

180

0

245

0

57

7

129

3

4

45

20

2

01

96

19

25

268

3

250

0

211

7

178

3

244

3

53

0

126

7

5

60

20

1

01

96

18

99

263

3

250

0

206

7

171

7

238

3

50

0

122

7

6

75

20

2

01

94

18

95

260

0

238

3

196

7

163

3

232

0

47

3

120

0

7

90

20

2

01

96

19

06

260

0

240

0

196

7

163

3

233

3

44

7

117

7

8

105

20

2

01

95

18

95

263

3

243

3

195

0

160

0

242

7

44

0

116

0

9

120

20

2

01

93

18

83

261

7

241

7

195

0

163

3

236

0

41

0

114

7

Rat

a-ra

ta

20

2

01

96

19

16

265

7

245

6

209

4

176

5

242

6

52

6

126

0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

61

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb

C

()

Tdb

E

()

Tdb

F

()

1

0

20

5

02

00

18

95

285

0

253

3

25

17

22

67

271

3

73

3

145

3

2

15

20

3

02

02

19

18

281

7

251

7

21

83

18

33

255

3

66

3

136

0

3

30

20

3

02

03

19

18

281

7

253

3

21

17

17

67

247

7

60

0

132

0

4

45

20

3

02

00

19

29

281

7

253

3

20

67

17

17

242

0

54

7

130

3

5

60

20

3

01

99

19

11

281

7

253

3

20

00

16

83

243

7

51

0

133

0

6

75

20

3

02

01

19

18

283

3

256

7

20

00

17

00

248

0

46

7

131

7

7

90

20

3

01

91

19

38

283

3

258

3

198

3

166

7

248

0

43

7

130

7

8

105

20

4

01

88

19

43

285

0

256

7

19

67

16

50

244

3

42

3

129

0

9

120

20

5

01

93

19

38

285

0

258

3

19

67

16

50

241

0

44

0

128

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

97

19

23

283

1

255

0

20

89

17

70

249

0

53

6

132

9

Tab

el 4

2 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

62

No

Wak

tu

Aru

s P

evap

P

kond

T

itik

A

Tit

ik B

T

itik

C

Tit

ik E

T

itik

F

Men

it

(A)

(MP

a)

(MP

a)

Tdb A

()

Tw

b A

()

Tdb B

()

Tw

b B

()

Tdb C

()

Td

b E

()

Tdb F

()

1

0

20

3

02

02

19

06

259

7

236

7

235

0

218

3

257

0

73

0

164

3

2

15

20

3

02

07

19

06

250

0

239

3

218

3

179

3

244

7

69

0

155

3

3

30

20

3

01

91

19

41

251

7

225

0

208

3

173

3

234

7

65

7

146

7

4

45

20

4

01

95

19

29

253

3

248

3

206

0

163

3

234

7

62

7

141

7

5

60

20

3

01

95

19

29

257

7

248

0

200

0

163

0

230

3

59

3

137

3

6

75

20

4

02

04

19

41

255

0

245

0

196

7

161

3

228

0

57

3

130

3

7

90

20

4

02

00

19

41

259

7

244

3

194

0

159

7

229

7

56

0

128

7

8

105

20

4

01

98

19

41

260

0

246

7

185

0

158

3

227

3

54

3

128

7

9

120

20

4

02

00

19

41

260

0

246

0

180

0

155

0

226

7

53

3

129

3

Rat

a-ra

ta

20

4

01

99

19

30

256

3

242

1

202

6

170

2

234

8

61

2

140

3

Tab

el 4

3 D

ata

has

il r

ata

ndash r

ata

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

63

42 Perhitungan

421 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat

diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan

penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan

tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan

pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk

mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan

udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap

pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja

evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa

tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan

proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus

kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses

desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses

evaporasi

Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan

putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan

Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm

dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan

menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder

sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi

refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

64

(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator

(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44

Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm

Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi

No

Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4

(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm

0297 2017 39922 44817 26551 26551

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm

0298 2024 39926 44810 26572 26572

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm

0300 2031 39930 44799 26593 26593

4211 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua

variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal

COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

65

perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar

1160 rpm

a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (23)

Qin = h1 - h4

= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg

= 13371 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 45

Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h1 h4 Qin

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371

2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354

3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337

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

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (22)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

66

Qout = h2 - h3

= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg

= 18266 kJkg

Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 46

Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h3 Qout

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206

c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa

nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor

yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan

Persamaan (21)

Win = h2 - h1

= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg

= 4895 kJkg

Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan

putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji

pada Tabel 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

67

Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi

No Variasi Penelitian h2 h1 Win

(kJkg) (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869

d COPaktual

Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (24)

COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]

= (13371 kJkg 4895 kJkg)

= 2732

Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 48

Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Qin Win

COPaktual (kJkg) (kJkg)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738

e COPideal

Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan

jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=

2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum

menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

68

Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan

Persamaan (41)

K = degC+273 (41)

Pada Persamaan (41)

K Nilai suhu dalam satuan Kelvin

C Nilai suhu dalam satuan Celcius

Tevap dihitung dengan Persamaan (41)

Tevap = -1499 degC

Tevap = (-1499 + 273) K

Tevap = 25801 K

Tkond dihitung dengan Persamaan (41)

Tkond = 5168 degC

Tkond = (5168 + 273) K

Tkond = 32468 K

Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K

Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (25)

COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)

= (25801) (32468 - 25801)

= 3869

Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan

kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya

tersaji pada Tabel 49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

69

Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi

No Variasi Penelitian Tevap Tkond

COPideal (K) (K)

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880

f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)

Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=

3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (26)

ɳ= (COPaktual COPideal) x 100

= (2731 3869) x 100

= 7027

Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm

dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 410

Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi

No Variasi Penelitian

COPaktual

COPideal

Ƞ

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056

g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan

Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan

Persamaan (27)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

ṁ = (V x I) (Win x 1000)

= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)

= 00090 kgs

Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260

rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan

hasilnya tersaji pada Tabel 411

Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi

No Variasi Penelitian V I Win ṁ

Volt ampere (kJkg) kgs

1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090

2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091

3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092

422 Data pada Psychrometric Chart

Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart

diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut

meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar

lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah

dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering

didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)

Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang

terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator

2 1160 rpm

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 atau

proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E

adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan

temperatur udara keluar dari evaporator 2

43 Pembahasan

Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan

yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk

memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil

data penelitian

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja

Siklus Kompresi Uap

Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang

signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya

nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi

siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada

penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160

rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh

kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-

nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan

Gambar 49

Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar

kipas evaporator 2

13371

13354

13337

1332

1333

1334

1335

1336

1337

1338

Qin

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai

Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar

kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin

Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2

Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi

dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg

18266

18238

18206

1817

1818

1819

182

1821

1822

1823

1824

1825

1826

1827

1828

Qou

t(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

74

sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm

dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai Qout

Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi

kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi

kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja

kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win

= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas

evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

Win

4895 4884 4769

0

10

20

30

40

50

60

Win

(kJ

kg)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

75

Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar

kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan

putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang

diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih

2732

2734

2738

2729

273

2731

2732

2733

2734

2735

2736

2737

2738

2739C

OP

aktu

al

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

3869

3874

388

3862

3864

3866

3868

387

3872

3874

3876

3878

388

3882

CO

Pid

eal

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

76

besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160

rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh

kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui

perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi

suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh

tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai

COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa

kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan

COPideal

Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator

2

Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller

tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah

pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga

7061

7057

7056

7053

7054

7055

7056

7057

7058

7059

706

7061

7062

Efi

sien

si (

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

77

variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang

signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi

mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa

disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai

efisiensi

Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2

Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi

pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa

refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar

9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan

putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak

mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran

9078

9189

9217

9

905

91

915

92

925

Laj

u a

lira

n r

efri

ger

an (

gs

)

Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

78

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 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 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas

evaporator 2 sebesar 1160 rpm

3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling

tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1160 rpm

4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai

paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator

2 sebesar 1360 rpm

5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada

kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

79

6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu

pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm

7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling

tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2

sebesar 1360 rpm

c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa

disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi

unjuk kerja mesin water chiller

52 Saran

Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa

saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan

meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller

a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi

kipas kondensor

b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat

ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara

c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat

menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain

menyesuaikan besarnya kompresor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

80

DAFTAR PUSTAKA

Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar

terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin

pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39

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

Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin

ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin

Cakra M Vol4 No1

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

Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional

Tahunan 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

81

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

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

R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup

ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik

Mesin Vol1 No33

Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap

NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2

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

Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika

httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419

Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur

evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a

pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

82

LAMPIRAN

Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller

Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

83

Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller

Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

84

Gam

bar

L5

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

85

Gam

bar

L6

D

iagra

m P

-h K

ecep

atan

Puta

r K

ipas

Evap

ora

tor

2 1

360 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

86

Gam

bar

L7

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apora

tor

2 1

260 r

pm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

87

Gam

bar

L8

P

sych

rom

etri

c C

hart

Ber

das

arkan

Kec

epat

an K

ipas

Ev

apo

rato

r 2

1360

rp

m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

88

Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

89

Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

90

Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table

Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian

No

Variasi

kecepatan

putar

kipas

(rpm)

Kecepatan

aliran udara

(v)

ms

Massa

jenis udara

(ρ)

kgm3

Luas

penampang

(A)

m2

Laju aliran

massa udara

(ṁudara)

(kgs)

1 1160 40 12 01 047

2 1260 45 12 01 053

3 1360 50 12 01 059

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI