BAB I - V pendingin fix.doc

Laporan Praktikum Mesin Pendingin

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mesin pendingin merupakan suatu bagian yang tidak dapat dilepaskan dari kemajuan teknologi saat ini. Banyak mesin pendingin diterapkan dalam penyegaran udara (air (air conditioning ) dan refrigrasi industri yang meliputi proses pengawetan makana makanan, n, penyer penyerapa apan n kalor kalor dari dari bahanbahan-bah bahan an kimia kimia pada pada indust industri ri petrok petrokimi imia, a, perminyakan serta pada industri lainnya. Dalam kegiatan sehari – hari manusia memerlukan kondisi udara tertentu untuk menunjang aktifitasnya. Misalnya kondisi udara dalam ruang kantor atau gedung perlu dibuat sejuk agar tercipta suasana yang nyaman. Bagi Bagi seoran seorang g mahasis mahasiswa wa teknik teknik Mesin Mesin sangat sangat perlu perlu untuk untuk mempel mempelajar ajarii masalah yang berkenaan berkenaan dengan dengan mesin pendingin pendingin khususnya khususnya mengenai mengenai prinsip prinsip kerjanya sebab sangat berhubungan dengan matakuliah yang dipelajari misalnya mataku matakulia liah h termod termodina inamik mika. a. Oleh Oleh karena karena itu dengan dengan pelaksa pelaksanaa naan n prakti praktikum kum ini praktikan akan mengerti aplikasi ilmu yang telah dipelajari di perkuliahan.

1.2 Rumusan Masalah

a. Dari Air Flow Duct, dengan prinsip-prinsip psychrometri prinsip-prinsip psychrometri dan keseimbangan energi dapat ditentukan : 1.

Bagaim Bagaimana anakah kah peruba perubahan han sifatsifat-sifa sifatt udara sepanj sepanjang ang duct duct dalarn dalarn diagram diagram psychrometri

2.

Berapakah Coeficient Coeficient of Performance Performance (COP) total dari seluruh instalasi mesin pendingin.

3.

Berapa Berapakah kah energi energi hilang hilang pada pada tiap tiap poto potonga ngan n duct duct..

4.

Berap Berapak akah ah efisi efisien ensi si boil boiler er seba sebaga gaii komp kompon onen en pele peleng ngka kap p inst instal alasi asi P.A. P.A.

Hilton. b. Dari siklus refrigerant didapat: 1.

Bagaim Bagaimana anakah kah sikl siklus us refr refrige igerasi rasi R-22 R-22 yang yang aktu aktual. al.

2.

Berap Berapak akah ah kapa kapasit sitas as pen pendi ding ngin inan an (refrigerating capacitv).

3.

Berap Berapak akah ah COP COP berd berdasa asark rkan an siklu sikluss refrigerant.

Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2012/2013


4.

Baga Bagaim iman anak akah ah tabel tabel peru peruba baha han n para parame mete ter, r, efek efek dan dan fase fase yang yang dialam dialamii refrigerant selama 1 siklus

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam praktikum ini antara lain : 1. Tidak Tidak memb membaha ahass gesek gesekan an pada pada duct duct 2. Tida Tidak k memb membah ahas as aktu aktual al spes spesif ifik ikas asii alat alat terk terkai aitt terh terhad adap ap perf perfor orma ma evaporator, kompressor, boiler, dan juga terhadap hasil praktikum 3. Tidak dibahas dibahas perpind perpindahan ahan panas duct terhadap terhadap aliran aliran

1.4 Masuk dan Tujuan Praktikum

a. Dari Air Flow Duct, dengan prinsip-prinsip psychrometri dan keseimbangan energi dapat ditentukan : 1.Perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct dalarn diagram psychrometri diagram psychrometri 2. Coefici Coeficient ent of Perfor Performan mance ce (COP (COP)) tota totall dari dari selu seluru ruh h insta instala lasi si mesin mesin pendingin. 3. Energi hilang pada tiap potongan duct. 4. Efisiensi boiler sebagai komponen pelengkap instalasi P.A. Hilton.

b. Dari siklus refrigerant didapat: 1. Siklus refrigerasi R-22 yang aktual. 2. Kapasitas pendinginan (refrigerating capacitv). 3. COP berdasarkan siklus refrigerant. 4. Gabungan data dari Air dari Air Flow Ducts dapat mengetahui efisiensi evaporator yang merupakan kornponen utama dalam proses Heat proses Heat Exchanger.

1.5 Manfaat Praktikum

Dengan melakukan praktikum mesin pendingin ini, dapat memahami mengenai proses – proses dan siklus – siklus thermodinamika yang terjadi dan dapat meng menget etah ahui ui komp kompon onen en yang yang terli terliha hatt dida didala lamn mnya ya sehi sehing ngga ga prak prakti tika kan n dapa dapatt mempelajari pengaruh-pengaruhnya dalam unjuk kerja mesin.



1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika dari penulisan laporan ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini membahas mengenai hal-hal yang bersifat umum dalam suatu karya ilmiah, yang meliputi latar belakang belakang masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan praktikum, manfaat praktikum dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas teori-teori yang digunakan sebagai dasar untuk pembahasan bab-bab selanjutnya meliputi definisi mesin pendingin, dasar das ar pengkondisian udara mesin pendingin. BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN Bab ini membahas membahas mengenai mengenai instalasi instalasi mesin pendingin, pendingin, pengkondis pengkondisian ian udara, spesifikasi peralatan, pelaksanaan percobaan. BAB IV PENGOLAHAN DATA Hal-hal yang dibahas dalam bab ini meliputi perhitungan data dan pembahasan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang kesimpulan yang didapatkan dari pembahasan yang telah dilakukan dilakukan serta saran yang diajukan diajukan oleh praktikan praktikan kepada laboratorium laboratorium pada saat praktikum telah selesai dilakukan.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Mesin Pendingin

Adalah Adalah mesin mesin konver konversi si energi energi yang yang dipaka dipakaii untuk untuk memind memindahk ahkan an panas panas dari dari temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi dengan menambah kerja dari luar. Secara jelasnya mesin pendingin merupakan peralatan yang digunakan dalam proses pendinginan suatu materi (fluida) sehingga mencapai temperatur dan kelembaban yang diinginkan, dengan jalan menyerap kalor dari materi (fluida) yang akan dikondis dikondisikan, ikan, atau dengan dengan kata lain menyerap menyerap panas (kalor) (kalor) dari suatu reservoir dingin reservoir dingin dan diberikan ke reservoir panas. reservoir panas.

2.2 Mesin Pendingin 2.2.1 Sejarah Mesin Pendingin

Perkembangan siklus refrigerant dan mesin pendingin merintis jalan bagi pertambahan dan penggunaan mesin penyegar udara (Air Conditioning). Tekn Teknol olog ogii ini ini dimu dimula laii oleh oleh Cagn Cagnic icer ered ed De La Tour Tour,, (Per (Peran anci cis, s, 1832 1832). ). Kemudian dilajutkan oleh Hurprey Day dan asistennya M.Faraday (Inggris 1824) yang merupakan orang pertama penemu cara mencairkan gas amonia. Prinsip Prinsip dasar refrigerasi dikembang dikembangkan kan oleh N.L.S. Carnott Carnott (Perancis (Perancis 1824) lalu Joseph M.C Credy (Amerika 1887) yang pertama membuat instalasi mesin pendingin yang dinamakan mesin pencuci udara (Air Washer) yaitu sistem pendingin yang menggunakan gerakan air, sedangkan Dr. Willis Houlan Carr Carrie ierr

(Ame (Ameri rika ka 1906 1906))

memb membua uatt

alat alat

peng penguk ukur ur temp temper erat atur ur

deng dengan an

kelemb kelembaba aban n udara udara yaitu yaitu dapat dapat menyeg menyegark arkan an udara udara dengan dengan mesin mesin pencuc pencucii udara. 2.2.2 Macam Mesin Pendingin

Menurut cara kerjanya, mesin pendingin dibagi menjadi : 1. Mesin pendingin pendingin dengan dengan Siklus Siklus Pendin Pendinginan ginan Kompresi Kompresi Uap. Uap. Mesin ini menggunakan kompresor untuk menaikkan tekanan uap zat pend pendin ingi gin n dari dari evap evapor orato atorr kemu kemudi dian an mend mendor oron ongn gnya ya ke dala dalam m kond konden enso sorr agar agar muda mudah h diem diembu bunk nkan an.. Sikl Siklus us pada pada mesin mesin ini ini hampir hampir merupa merupakan kan kebali kebalikan kan siklus siklus daya daya Rankin Rankine, e, perban perbandin dingan gannya nya adalah adalah



siklus siklus ini menggu menggunak nakan an klep klep yang yang mengha menghasil silkan kan penuru penurunan nan tekana tekanan n secara isoentalpi.

Gambar 2.1 Sistem Pendinginan Kompresi Uap Sumber : Refrigerasi dan Pengkondisian Udara (W.F. Stoecker, 1992 hal. 133) 2. Mesin Pendingin Pendinginan an dengan dengan Siklus Siklus Pending Pendinginan inan Absorbsi Absorbsi Mesin ini menggunakan dua fluida, yaitu sebuah zat pendinginan dan dan sebua sebuah h siste sistem m pend pendin ingi gina nan n uap uap konv konven ensi sion onal al yang yang diga digant ntik ikan an dengan kumpulan penyerap generator pompa. Kerja sistem zat pendingin yang bertekanan rendah dihisap oleh larutan cair dalam absorber. Proses absorbsi dilakukan secara adiabatis, suhu larutan naik dan absorbsi uap akan berhenti untuk mengaitkan proses absorbsi, absorber didinginkan oleh udara atau air lalu melepas kalor ke udara bebas. Lalu dipompakan dipompakan ke teka tekana nan n ting tinggi gi.. Dida Didalam lam gene generat rator or uap uap dike dikelu luark arkan an dan dan laru laruta tan n penyerap dengan menambahkan kalor. Larutan cairan dikembalikan ke penyerap. Larutan Fluida yang dipakai ialah : •

LiBr + H20

•

NH3 + H20



Gambar 2.2. Sistem Pendinginan Absorbsi Sumber: Stocker (terj.), Refrigerasi dan Pengkondisian Udara.hal. 313

Perbedaan antara Mesin pendingin kompresi uap dengan Absorbsi Mesin kompresi uanp menggunakan 1 fluida atau refrigerant untuk proses siklus pendinginan dan dibantu udara pada kondensor untuk pelepasan kalor, sementara pada mesin pendingin absorbsi menggunakan 2 fluida yang mana 1 fluida sebagai penyerap kalor seperti pada mesin pendingin kompresi uap, dan 1 nya lagi membantu mendinginkan refrigerant pertama.

Berdasarkan penggunaannya, mesin pendingin dibedakan menjadi 3 macam, yaitu : 1. Air Conditioner Untuk mempertahankan kelembaban relatif di dalam suatu ruangan, sehingga diperoleh kesegaran serta kenyamanan. Mesin ini banyak digunakan pada percetakan, fotografi, farmasi, tekstil, laboratorium, tempat tinggal, kantor, kendaraan, dsb. 2. Cold Storage Mesin ini digunakan untuk menjaga kestabilan temperatur ruangan (menjaga temperatur dan kelembaban nisbi). Berfungsi untuk menyimpan bahan makanan dan minuman, alat kedokteran, dan lainnya. 3. Freezer Mesin ini berfungsi untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah dan biasanya mencapai 00C. Digunakan pada pembuatan es, untuk pengawetan daging, sayuran, dan lain-lain.



2.2.3 Bagian Utama Mesin Pendingin Kompresi Uap

1. Kompresor Alat yang digunakan untuk mengkompresikan refrigerant (zat pendingin) yang berbentuk uap ke dalam kondensor sehingga tekanannya naik dan mudah diembunkan. -

Kompresor Positif Gas masuk ke dalam silinder dan dikompresikan

-

Kompresor dinamik Gas yang dihisap masuk dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian merubah energi kinetic untuk menaikkan tekanan. Kompresor juga dapat digolongkan berdasarkan spesifikasinya antara lain : 1. Penggolongan berdasarkan metode kompresi terbagi menjadi dua jenis yaitu :

a) Metode kompresi positif dibagi menjadi 4 yaitu:

•

Kompresi Torak Bolak – Balik

Gambar 2.3 Kompresor Torak Bolak Balik Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 127

Kecepatan kompressor yang digunakan antara 900 – 1800 rpm. Untuk kapasitas lebih besar dapat digunakan kompressor tingkat ganda bolak balik.





Kompresor Tingkat Ganda Bolak – Balik

Gambar 2.4 : Mekanisme kompresor torak ganda kecepatan tinggi Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 129



Kompresor Putar Dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu daun berputar dan daun stasioner diam



Gambar 2.5 : Mekanisme kompresor Putar Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 127



Kompresor Sekrup Kompressor ini awal mulanya dirancang untuk mendapat kompressor tanpa pelumas, memiliki 2 motor berpasangan, berturut turut gigi jantan dan betina. Keuntungannya adalah junlah bagian yang bergesekkan kecil, perbandingan kompresi uap yang tinggi dalam 1 tingkat, relatif stabil terhadap kotoran yang terserap dalam refrigerant.

Gambar 2.6 : Mekanisme kompresor sekrup Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 131



Gambar Gambar.2.7 : Konstruksi kompresor sekrup Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 130



Metode kompresi sentrifugal dibagi menjadi dua jenis yaitu kompresor sentrifugal tunggal dan tingkat ganda. a. Penggolongan berdasarkan bentuk 1. Jenis Vertikal 2. Jenis Horizontal 3. Jenis Sumbu banyak (Jenis V,VV,W)

b. Penggolongan berdasarkan kecepatan putar 1. Jenis kecepatan tinggi 2. Jenis kecepatan rendah c. Penggolongan berdasarkan gas refrigerant 1. Kompresor ammonia 2. Kompresor Freon 3. Kompresor CO 2 d. Penggolongan berdasarkan konstruksi 1. Jenis terbuka 2. Jenis hermetic

Pada dasarnya kompresor hermetic hamper sama dengan kompresor

semi

hermetik.

Perbedaannya

terletak

pada


cara


penyambungan

rumah

baja

kompresor

dengan

stator

motor

penggeraknya. Pada kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja dengan sambungan las.

Gambar 2.8 : kompresor putar hermetik Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 133

Pada kompresor jenis semi hermetik rumah terbuat dari besi tuang dan bagian-bagian penutup menjadi satu, hasilnya tidak perlu menyekat poros, bunyi lebih halus, konstruksi lebih kompak dan mencegah kebocoran refrigerant.

Gambar 2.9 : kompresor putar semi hermetik Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 132

2.

Kondensor



Alat yang berfungsi untuk mengubah refrigerant (zat pendingin) yang mempunyai fase/wujud uap menjadi cair pada tekanan konstan (sebagai alat pengembun refrigerant ).Kondensor dibagi menjadi empat yaitu :

a.

Kondensor tabung dan pipa horizontal Banyak digunakan pada unit pendinginan air dan penyegar udara baik untuk ammonia maupun Freon. Untuk amonia pipa pendingin biasanya terbuat dari pipa baja. Sedangkan pada Freon pipa pendingin menggunakan pipa tembaga. Jika dikehendaki adanya ketahanan korosi sebaiknya digunakan pipa kuningan atau cupro nikel dan pelat pipa kuningan.

Gambar 2.10 : Kondensor tabung dan pipa horizontal Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 150

b. Kondensor tabung dan pipa koil Banyak digunakan pada unit Freon sebagai refrigerant berkapasitas kecil missal pada penyegar udara jenis paket.



Gambar 2.11 : Kondensor tabung dan koil Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 151

c. Kondensor jenis pipa ganda Merupakan susunan dari dua pipa koaksial yang dipakai pada pipa refrigerasi berkapasitas rendah dan Freon sebagai refrigerannya.

Gambar 2.12 : Kondensor Jenis Pipa Ganda Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 152

d. Kondensor pendingin udara koil bersirip pelat



Terdiri dari koil pipa pendingin bersirip pelat dengan sirip aluminium atau pipa tembaga dan sirip tembaga.

Gambar 2.13 : Kondensor pendingin udara koil bersirip pelat Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 153

3. Katup Ekspansi Mempunyai fungsi untuk menguapkan cairan refrigerant agar mudah menguap jika mendapat panas. Ada tiga jenis katup ekspansi yaitu :

a.

Katup ekspansi otomatik termostatik jenis pengaman



Gambar 2.14 : Katup ekspansi otomatik termostatik jenis pengaman Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 168

b.

Katup ekspansi manual Adalah katup ekspansi dengan throttle yang diatur secara manual yaitu menggunakan katup jarum yang berbeda dengan katup stop biasa.

Gambar 2.15 : Katup Ekspansi Manual Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 168

c.

Katup ekspansi tekanan konstan Katup digerakkan oleh tekanan evaporator untuk mempertahankan tekanan konstan di evaporator.

Gambar 2.16 : Katup Ekspansi Tekanan Konstan Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 169



4. Evaporator Berfungsi untuk menyerap panas dari udara luar sehingga refrigerant berubah fase menjadi uap. Evaporator dibagi dalam beberapa golongan sesuai dengan refrigerant yang ada di dalamnya, yaitu: a.

Jenis ekspansi kering Cairan yang diekspansikan melalui katup ekspansi pada waktu masuk ke dalam evaporator sudah dalam keadaan campuran dengan uap sehingga keluar dari evaporator dalam keadaan kering.

b.

Jenis setengah basah Evaporator jdengan kondisi refrigerant antara evaporator jenis ekspansi kering dan evaporator jenis basah. Dalam evaporator jenis basah selalu ada refrigerant dalam pipa penguapannya.

c.

Evaporator basah Pada evaporator ini sebagian besar dari evaporator terisi oleh refrigerant.

Evaporator memiliki tiga macam konstruksi yaitu : a.

Evaporator tabung dan koil Dipakai pada mesin pendingin kecil. Terdapat pipa koil tunggal atau pipa ganda di dalam sebuah silinder.



Gambar 2.17 : Evaporator Tabung Dan Koil Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 157

b.

Evaporator tabung dan pipa jenis ekspansi kering Menggunakan banyak pipa yang dipasang di dalam tabung seperti pada gambar di bawah ini, refrigerant mengalir pada pipa, cairan yang didinginkan mengalir diluar pipa refrigeran tetapi dalam tabung.

Gambar 2.18 : Evaporator Tabung Dan Pipa Jenis Ekspansi Kering Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 157

c.

Evaporator kecil dengan pendinginan udara Terdiri dari pipa koil bersirip di bagian luarnya. Ada dua macam koil dengan pendinginan udara ekspansi langsung. Pada ekspansi langsung refrigerant diuapkan langsung di pipa evaporator. Sedangkan pada ekspansi tak langsung udara didinginkan dulu oleh refrigerant.

Gambar 2.19 : Evaporator Kecil Dengan Pendinginan Udara Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 157



2.2.4 AC Central

Adalah pengkondisian udara yang digunakan untuk instalasi didalam suatu gedung yang tak memiliki pengukur suhu tersendiri, terkontrol dari 1 titik dan didistribusikan melalui pipa.

Gambar 2.20 : Skema Ac Central Sumber : Masisnanto.blogdetik.com

Bagian-bagian dari mesin pendingin central antara lain : 1.

Chiller : Mesin refrigerasi untuk mendinginkan air pada sisi evaporatornya. Terdiri dari katup ekspansi, evaporator,kompresor dan kondensor dengan refrigerant R-22

2.

AHU :

Mesin penukar kalor, dimana

panas dari ruangan

dihembuskan melalui AHU sehingga menjadi udara dingin. Terdiri dari filter,fan dan cooling coil refrigerant disini berupa air + NaCl. 3.

Cooling

Tower

:

Mesin

untuk

pendinginan,

pada

Berhubungan langsung dengan kondensor, refrigerant air


chiller.


4.

Pompa sirkulasi : Untuk sirkulasi air dingin, dari chiller ke koil pendingin, untuk chilled water pump. Sedangkan condensor water pump untuk chiller jenis water cooled.

Gambar 2.21 : Skema Pendinginan Central dengan Bak Penampung Sumber : catatan kuliah pendingin dan pemanas, Bp. Ir. Made G.

Prinsip kerja dari pendingin udara central adalah ac central menghisap udara dari ruangan dan lingkungan. Sistem ini menggunakan 2 jenis siklus, pada chiller menggunakan siklus kompresi uap dengan refrigerant R-22 dan yang kedua dengan refrigerant sekunder, air + NaCl yang nanti menuju ke AHU dari evaporator. Siklus kompresi uap menggunakan

4 komponen utama

yaitu

kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator (chiller). Di kondensor terjadi pertukaran panas antara refrigerant R-22 dengan air pada cooling tower. Pada cooling tower, air hasil pertukaran panas di kondensor didinginkan dengan cara menyemprotkan air melalui spray sehingga berbentuk butiran air, ditahap ini air melepaskan

panas, kemudian air mengalir melalui kisi

bertingkat yang membuat air mengalir melalui tingkat-tingkat tersebut, disaat yang bersamaan, udara dari fan dibawah tank naik dan bertemu dengan aliran air, disini terjadi konveksi paksa antara air dengan udara, yang membuat air lebih dingin. Siklus sekunder menggunakan refrigant air + NaCl, sehingga titik didih lebih tinggi serta titik beku lebih rendah dari air biasa. Disini refrigrant



mengalami pertukaran pada evaporator yang nantinya akan mengalir lagi menuju koil pendingin dengan bantuan pompa. Dikoil pendingin, refrigrant menyerap udara panas dari ruangan serta lingkungan luar, ini diperlukan untuk memberikan oksigen tambahan untuk ruangan yang didinginkan.

2.2.5 Siklus Mesin Pendingin

Siklus pendingin ideal ialah, siklus carnot terbalik, namun dalam aplikasinya sulit dicapai.

Gambar 2.22 : Daur Refrigerant Carnot Sumber : Stoecker, refrigerasi dan pendinginan udara, hal 187



Gambar 2.23 : Perbaikan Daur refrigerasi Carnot Dengan Kompresi Uap Sumber : Stoecker, refrigerasi dan pendinginan udara, hal 184

Gambar 2.24 : Daur Kompresi Uap Standar Sumber : Stoecker, refrigerasi dan pendinginan udara, hal 185

Pada gambar dapat dijelaskan tentang perubahan siklus carnot, dengan kompresi uap kering, yang menghasilkantitik no 2 pada gambar 2.23. Pada grafik juga terdapat daerah panas lanjut sebagai dampak perbaikan, pada gambar

selanjutnya

ialah

perbaikan

pada proses

ekspansi,

sehingga

menghasilkan trotel sebagai jalan keluar dari kesulitan pada aplikasi nyata.

Siklus pendingin standar pada diagram P-h



Gambar 2.25 : Daur Kompresi Uap Standar pada Diagram P-h Sumber : Stoecker, refrigerasi dan pendinginan udara, hal 187

Keterangan : 1-2 : proses kompresi secara isentropik 2-3 : proses pelepasan panas pada suhu dan tekanan konstan 3-4 : proses ekspansi secara isentropik 4-1 : proses penguapan refrigeran pada suhu dan tekanan konstan



Gambar 2.26 : Daur Kompresi Uap Nyata dibanding Daur Standar Sumber : Stoecker, refrigerasi dan pendinginan udara, hal 191

Dari gambar diatas ternyata daur kompresi uap nyata mengalami penurunan efisiensi, disebabkan pressure drop pada kondensor dan evaporator. Pressure drop terjadi karena uap refrigerant masuk kedalam luas penampang lebih besar, adanya losses karena belokan, saluran, pipa, isolasi, gesekan terhadap dinding, menyebabkan proses tidak isobarik. Subcooling terjadi karena : jumlah panas yang dilepas kondensor terlalu banyak, sehingga refrigerant cair lebih dingin dari suhu minimum (temperatur saturasi) penyimpangan terjadi pada titik 3 – 3’. Subcooling bermanfaat dalam melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh refrigeran yang memasuki alat ekspansi dalam keadaan 100 persen cair. Superheating terjadi karena : jumlah panas yang diserap evaporator terlalu banyak dan disarankan sebagai pencegah cairan agar tidak memasuki kompresor.

2.2.6 Refrigerant

Refrigeran adalah bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan fase cair ke gas (menguap) dan membuang panas melalui perubahan fase gas ke cair (mengembun).

2.2.6.1 Macam-Macam Refrigerant

Berdasarkan penggunaanya, refrigeran dibagi menjadi : 1. Refrigeran primer Refrigeran yang digunakan pada sistem kompresi uap 2. Refrigeran sekunder



Cairan-cairan yang digunakan untuk membawa energi kalor bersuhu rendah dari suatu lokasi ke lokasi lain Berdasarkan komponen penyusunnya, refrigeran dibagi menjadi 4, yaitu: 1. Senyawa halokarbon Refrigerant ini mempunyai satu atau lebih asam dari salah satu halogen (klorin, flourin,dan bromin) contoh; a. Trikloro monofluoro metana (CCl 3F) b. Dikloro difluoro metana (CCl2F2) c. Monokloro trifluoro metana (CClF 3) d. Monokloro difluoro metana (CHClF 2) e. Metil klorida (CH3Cl) f. Dikloro tetrafluoro etana (CClF2 . CClF2)

2. Senyawa anorganik Merupakan refrigeran yang digunakan pada masa lalu. Misal : amonia (NH3), air (H2O), udara, CO 2, SO2,

3. Hidrokarbon Banyak senyawa hidrokarbon yang cocok digunakan sebagai refrigeran, khususnya untuk dipakai pada industri perminyakan dan petrokimia. Diantaranya adalah metana (CH4), propana (C3H8) dan etana (C2H6).

4. Azeotrop Suatu senyawa azeotrop dua substansi adalah campuran yang tidak dapat dipisahkan komponen-komponennya secara destilasi. Azeotrop menguap dan mengembun sehingga suatu substansi tunggal yang sifat-sifatnya berbeda dengan unsur pembentuknya. Misal : refrigeran 502 yang merupakan campuran 48,8% R-22 dengan 51,2% R-11

2.2.6.2 Syarat-Syarat Refrigerant

Refrigeran yang baik harus memenuhi syarat sebagai berikut :



1. Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dalam semua keadaan. 2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya. 3. Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem refrigerasi dan air conditiioning. 4. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor, tetapi tidak mempengaruhi atau merusak minyak pelumas tersebut. 5. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai setiap kali di mampatkan, diembunkan dan diuapkan. 6. Mempunyai titik didih yang rendah. Harus lebih rendah daripada suhu evaporator yang direncanakan. 7. Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah. Tekanan kondensasi yang tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga pipanya harus kuat dan kemungkinan bocor besar. 8. Mempunyai tekanan penguapan yang sedikit lebih tinggi dari 1 atmosfir. Apabila terjadi kebocoran, udara luar tidak dapat masuk ke dalam sistem. 9. Mempunyai kalor laten uap yang besar, agar jumlah panas yang diambil oleh evaporator dari ruangan jadi besar. 10. Apabila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat-alat yang sederhana. 11. Harganya murah.

2.2.7 Kelebihan dan Kekurangan Hydrocarbon dan Halocarbon

Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan refrigerant hidrocarbon dan halocarbon Parameter Kelebihan

Refrigerant Hidrocarbon (MC12/MC22) 

Ramah Lingkungan

Refrigerant Halocarbon (R12/R22) 

Tidak Beracun





Dapat terurai



Alternatif

Refrigerant



Sulit terbakar



Mudah didapat

Halokarbon Kekurangan

-

Mudah terbakar

-

Flashpoint rendah

-

Dapat

merusak

lapisan

ozon,

sehingga -

Sifat

merusak

kegunaanya mulai

terhadap karet (seal /

dibatasi

gasket) -

Mahal

Sumber : www.global indoprima.com/hydrocarbon/hydrocarbon-refrigerant

Tabel 2.2 Parameter lingkungan refrigerant No

Parameter

R-12

R-22

R-134

Halocarbon

1

Ozon Deflection

1

0.06

0

0

1500

510

420

3

130

15

16

4

Potential (ODP) 2

Global Warming Potential (GWP)

3

Atmosfer Life Time (ALT)

Sumber : www.global indoprima.com/hydrocarbon/hydrocarbon-refrigerant

Tabel 2.3 Perbandingan sifat fisika dari termodinamika Musicool MC-22 dan Freon R-22 No

Parameter

MC-22

R-22

1

Panas jenis cairan jenuh pada 37,8O C, Kj/Kg

2.909

1.325

2

Panas uap jenuh pada 37,8 O C, Kj/Kg

2.238

0.973

3

Konduktifitas termal cairan jenuh pada 37,8 O C, Kj/Kg

0.0868

0.0778

4

Konduktifitas termal uap jenuh pada 37,8O C, Kj/Kg

0.0211

0.0128

5

Kerapatan cairan jenuh pada 37,8 O C, Kg/m3

471.3

1138.0

6

Kerapatan cairan jenuh pada 37,8 O C, Kg/m3

28.53

62.46



7

Kerapatan uap jenuh pada 37,8 O C, Kg/m3

2.42

4.705

8

Viskositas cairan jenuh pada 37,8 O C, µPa-s

84.58

143.1

9

Viskositas uap jenuh pada 37,8 O C, µPa-s

9.263

13.39

Sumber : www.globalindoprima.com/about-product/data-sheet-spesifikasimusicool

2.2.8 Istilah-istilah Mesin Pendingin

1. Panas laten (Joule) Adalah jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan tanpa mengalami perubahan temperature. 2. Panas sensible (Joule) Adalah jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan temperatur tanpa mengalami perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan. 3. Panas Spesifik Adalah jumlah panas/kalor yang diperlukan setiap kilogram massa zat untuk menaikkan temperaturnya sebesar satu derajat Celcius.

4. Wet Bulb Temperature ( OC) Dalam hal ini digunakan termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan pengaruh radiasi panas

5. Dry Bulb Temperature ( OC) Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan terbuka. 6. Dew point Temperature ( OC) Adalah temperature pada saat udara menjadi jenuh, artinya udara mulai berubah menjadi kondensat (mengembun) setelah mengalami proses pendinginan pada tekanan konstan dan kelembaban absolute yang konstan.



7. Kelembaban Absolute (Kg kadar air/Kg udara kering) Adalah perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering dalam suatu volume campuran. 8. Kelembaban Relatif (%) Adalah perbandingan antara tekanan parsial uap air dalam suatu campuran tehadap tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama. (Arismunandar, Wiranto.2005:11) 9. Refrigerant effect (Kcal/Kg) Yaitu kemampuan suatu refrigerant (zat pendingin) untuk menyerap panas/kalor agar berubah fase/wujudnya berubah dari cair menjadi uap. 10. Enthalpy (Kj/Kg OK) Adalah jumlah kalor yang dikandung oleh setiap kilogram zat pada tekanan dan temperatur tertentu ditambah dengan kerja yang bekerja pada zat tersebut yang merupakan perkalian antara tekanan yang bekerja pada zat tersebut dengan volume spesifiknya. 11. Coeficient of Performance (COP) Adalah perbandingan antara panas yang diserap oleh refrigerant (zat pandingan) dengan kerja kompresor. (Kuliah Ir Made Gunadiarta) 12. Beban Pendinginan (Kj/s) Yaitu kalor yang diambil tiap detik dari produk yang diinginkan (kj/detik). Manfaatnya untuk meramalkan kalor yang mampu diserap tiap detik oleh instalasi mesin pendingin (Kuliah Ir Made Gunadiarta)

13. Kapasitas Pendinginan (Kcal/jam) Adalah jumlah kalor yang diserap oleh refrigerant dari benda atau fluida yang hendak didinginkan. (Arismunandar, Wiranto.2005:155) 14. Kapasitas Pemanasan (Kcal/jam) Adalah jumlah kalor yang dibuang tiap detik dikondensor untuk menghasilkan pemanasan 15. Efek Pemanasan (Kcal/Kg) Kalor yang diserap per satuan massa refrigerant, dikondensor untuk pemanasan 16. Efek Pendinginan (Kcal/Kg)



Kalor yang dilepas per satuan massa refrigerant, dievaporator untuk pendinginan

2.2.9 Beban Pendinginan

1. Internal a. Produk (orang) Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang dilepas dari produk (orang) yang berada didalam ruang pendingin itu.beban ini sebanding dengan banyaknya orang (n) kalor yang dilepas (g) dan factor beban (c) sesuai rumus : q1 = m.h.Clf dimana: q1 = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh produk didalam ruang pendingin (I/s) m = banyaknya produk (orang) yang didinginkan h = laju kalor yang dilepaskan oleh produk (wall) -benda ; h = F (jenis benda) -orang ; h = F (aktivitas) Clf = factor beban pendinginan (cooling load factor) b. Peralatan beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang dilepas dari peralatan – peralatan yang berada diruang pendingin tersebut. Beban ini sebanding dengan besarnya power atau daya (P) dan factor beban pendinginan (CLF) sesuai dengan rumus : qz= P x BF x CLF dimana qz = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh peralatan peralatan didalam ruang pendinginan (joule/detik) P = power/daya (peralatan) (wall) BF = factor bullast (lampu Tu =1,25 ; lampu pijar : 1,0 CLF = factor beban pendinginan 2. Eksternal a. Ventilasi



Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara luar ruangan tetapi terkendali untuk memenuhi kebutuhan akan udara yang dibutuhkan oleh tiap produk (orang). Beban ini tergantung dan sebanding dengan banyaknya produk (orang) (m).kebutuhan udara tiap detik (rPV) kandungan kalor (gh) dan factor beban pendingin (cLF) sesuai rumus : o

qb

=

n. m v .∆h.Clf

dimana q b = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar terkendali (suhu/detik) n = banyaknya produk (orang) o

m

= kebutuhan udara tiap orang perdetik (kg/detik)

Δh = kandungan kalor (beda entalpi udara luar dan dalam) (joule/kg) CLF = factor beban pendinginan b. Infiltrasi Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara pendinginan dengan udara luar tanpa kendali. Beban ini tergantung dan sebanding dengan laju infiltrasi (mºv ).beda entalpi udara luar dan dalam (Δh) dan factor beban pendinginan CLF sesuai dengan rumus : o

q A

= m vi ∆h.Clf .

dimana qA = beban pendinginan akibat pertukaran udara dingin udara luar tanpa kendali (joule/s) o

m vi = laju infiltrasi (kg/h) Δh = beda entalpi udara luar dan dalam (joule/kg) CLF = factor beban pendinginan

c. Radiasi



Beban pendingian yang disebabkan adanya kalor yang berasal dari luar ruangan berupa radiasi matahari (beban panas matahari melalui permukaan tembus cahaya).

 T   T    −    q b = τ. Ε. A   100   100   4

1

4

2

Dimana q b = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar τ = bilangan balleman ε = emisitas permukaan A = luas panas (m²) T1= temperatur absolute luar (ºK) d. Perpindahan Panas Beban pendinginan yang berasal karena perpindahan panas dari lingkungan yang tidak diinginkan Qs = U.A.ΔT

dimana : Qs = beban pendinginan akibat perpindahan panas dari lingkungan yang tidak diinginkan U = koefisien perpindahan panas total (joule/cm²ok) Y = 1/RT ; RT = R1 + Ra + Rs +…Ra A = luas panas (m²) ΔT = beda temperature (ºK)

Jadi beban pendinginan (Qo) adalah : Qo = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 (kjoule/s)

2.2.10 Rumus-rumus yang Digunakan

1. Kapasitas pendinginan (Qr) Qr = Mr (h1-h4) Mr = Massa refrigerant yang mengalir persatuan waktu h1 = Entalpi keluar evaporator



h4 = Daya masuk evaporator

2. Daya Kompressor W = Mr(h2-h1) h2 = Entalpi masuk kompressor h1 = Entalpi keluar kompressor

3. Kapasitas Kondensor Q1 = Mr (h3-h2) h2 = Entalpi masuk kondensor h3 = Entalpi keluar kondensor 4. Performa Mesin Pendingin a. Refrigerant Effect Qe = h1-h4 b. COP Q4 / W = h1-h4 / h2-h1 c. Efek Pemanasan Qkond = h2-h3 d. Beban Pendinginan -

Internal q1 = m.h.Clf qz= P x BF x CLF

-

Eksternal o

Ventilasi

qb

=

n. m v .∆h.Clf



o

Infiltrasi

q A

= m vi ∆h.Clf .

e. Performance factor

PF = 1 + COP

Rumus Pengolahan Data A. Antara Penampang C – D pada Air Flow Duct

Gambar 2.27 : Penampang C-D Air Flow Duct Sumber ; Modul Praktikum Mesin Pendingin FT-UB

Keseimbangan Energi : mc . hc – mD . hD = - PH2 . HL C – D Kekekalan Massa Aliran Fluida mc = mD = mO ; mO = Laju Aliran Massa

Udara Lewat Orifice Pada Ujung Duct

0

(kg/s)

=

Kalor Sensibel = PH2 = mD . CD . ∆T dimana : z VD

: tinggi skala terbaca pada Inclined Manometer : volume spesifik udara pada penampang di C – D bisa dicari dari Diagram Psychrometry



hC

: entalpi udara di penampang C

hD

: entalpi udara di penampang D

PH2

: daya reheater

HL C – D : kerugian energi pada daerah C – D CP

: panas jenis udara antara C – D

didapat : 1. Dengan mengabaikan losses panas jenis C p adalah

CP =

(kJ/kg °C)

2. Kalor hilang antara C – D = HL C – D ( Kj/s)

B. Antara Penampang B – C pada Air Flow Duct

Gambar 2.28 : Penampang B-C Air Flow Duct Sumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin FT-UB Keseimbangan Energi : mB . hB – mC . hC = Qref + mcon . hcon + HL B – C Kekekalan Massa Aliran Fluida mB – mC = mcon

mB = mC + mcon



didapat : 1. Beban Pendinginan Evaporator Q

, sehingga dapat dihitung :

ref

COPtotal = Qref Wcomp 2. Losses Energi HL B – C ( Kj/s) dimana : Wcomp

: daya sebenarnya dari kompressor, dapat dilihat

dari spesifikasi peralatan atau voltmeter dan amperemeter h1 : entalpi refrigeran sesudah keluar dari evaporator h2

: entalpi sebelum keluar dari evaporator, keduanya dapat dilihat dari diagram (p – h)

hcon

: entalpi air kondensasi

mcon

: laju aliran massa air kondensasi

mref HL B – C

: laju aliran massa refrigasi : kerugian energi pada daerah B – C

hC dan hB

: entalpi udara di B – C didapat dari diagram

Psychrometry



C. Antara Penampang A – B pada Air Flow Duct

Gambar 2.29 : Penampang A-B Air Flow Duct Sumber ; Modul Laboratorium Mesin Pendingin FT-UB

Keseimbangan Energi : mA . hA – mB . hB = Pm – mS . hS . P p + HL A – B Kekekalan Massa Aliran Fluida mB = mA = mS didapat : 1. Kerugian Energi HL A – B 2. Dengan mengabaikan losses dapat dihitiung efisiensi Boiler : ηk = Qk Pk ηk = mS . hS . 100% Pk dimana :



Pm

: daya motor penggerak blower, besarnya akan sebanding dengan posisi Regavolt (%) dan spesifikasi motor penggeraknya

mS

: laju aliran massa uap yang disuplai Boiler

hS

: entalpi uap

P p

: daya pemanas reheater

Pk

: daya pemanas boiler

mA

: laju aliran massa udara luar yang diserap boiler

HL A – B : kerugian energi pada daerah A – B

COP aktual dapat dicari dengan persamaan : COPaktual =

Q1 Wcomp

dimana Q1 = Qref untuk COP aktual = mB . h b – (mc . hc + mcon . hcon)

COP ideal dapat dicari dengan persamaan COPideal = h1 – h4 h2 – h1 dimana h1, h2 dan h4 dapat dilihat pada diagram (p-h)



2.3 Dasar Pengkondisian Udara

Pada dasarnya pengondisian udara berarti tindakan penempatan udara dalam kondisi yang tepat sehingga sesuai dengan penggunaan yang diharapkan, yaitu dalam hal kebersihan, temperatur dan kandungan uap air pada udara. Penggunaan pengondisian udara dibagi dalam dua tingkatan umum : 1. Pengaturan kondisi udara untuk keperluan industri. 2. Pengkondisian udara untuk kenyamanan. Pada prinsipnya, kondisi temperatur rendah yang dihasilkan oleh suatu sistem refrigerasi diakibatkan oleh penyerapan panas pada reservoir dingin yang merupakan salah satu dari bagian refrigerasi tersebut. Panas yang diserap pada reservoir dingin ditambah pemberian kerja dari luar (kompresor) dibuang pada reservoir panas. Energi dipindahkan dengan fluida refrigerant.

2.3.1 Psikrometri

Psikrometri adalah suatu kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air yang memiliki arti penting dalam menentukan pengkondisian udara.



Gambar 2.30 Diagram Psikrometri Sumber: http://digilib.petra.ac.id/viewer.php? page=1&submit.x=0&submit.y=0&qual=high&fname=/jiunkpe/s1/mesn/2009/jiunkpens-s1-2009-24402076-12543-energyplus-chapter2.pdf

2.3.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb) dan Temperatur Bola Kering ( Dry Bulb)

Untuk menentukan tekanan parsial dari uap air dalam udara adalah dengan hygrometer. Alat ini terdiri dari dua buah termometer, yaitu termometer udara basah dan termometer udara kering. Termometer bola kering adalah suatu thermometer

yang mengukur temperatur udara

sesungguhnya. Sedangkan pada thermometer bola basah ujung gelas dari thermometer diselubungi oleh suatu sumbu yang di pertahankan dalam kondisi basah. Wet bulb dan dry bulb ini berguna untuk mencari nilai relative humudity.

2.3.3 Dew Point

Temperatur dew point adalah temperatur dimana embun mulai terbentuk, sehingga tekanan aktual dari uap bisa ditentukan apabila temperatur dew point dari udara diketahui. Prosesnya adalah pendinginan pada temperatur titik embun kondensasi yang berada pada tekanan konstan.

2.3.4 Absolute Humidity dan Relative Humidity

Apabila atmosfer tanpa kandungan uap air, maka campuran gas tersebut dikenal dengan nama udara kering (dry air). Apabila uap air hadir dalam gas tersebut dikenal dengan nama udara basah (wet air). Jumlah uap air dalam suatu ruangan ditentukan oleh absolute humidity. Retatif humidity digunakan untuk menyatakan derajat kejenuhan dari suatu ruang tertentu, didefinisikan sebagai perbandingan jumlah uap air yang terkandung dalam suatu ruangan tertentu terhadap jumlah uap air yang akan terkandung dalam ruangan yang sama apabila ruangan tersebut adalah jenuh dalam temperatur yang sama. Dalam suatu pengkondisian udara pada suatu ruangan, maka diharapkan suatu kelembaban relatif dan temperatur tertentu yang membuat kondisi



nyaman, kondisi ini memiliki harga kelembaban relatif sebesar 50 0C dan temperatur lingkungan 27 0C serta telah memperhitungkan banyaknya orang, luas ruangan dan situasi lingkungan yang ada saat tersebut.

BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkondisian Udara



Gambar 3.1 : Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkondisisn Udara Sumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin FT-UB

3.2 Spesifikasi Peralatan

a. Tipe

: A – 573/41154 vapour compression refrigeration Units

b. Produk

: udara lewat air flow ducts dengan parameter yang bervariasi

c. Refrigerant

: Freon R-22 laju air massa (gram/detik)

d. Kompresor

: Panasonic 2k 22s 255 BUA 120 watt : 220 watt : 50 H 2

3.3 Pelaksanaan Percobaan Air Conditioning

A. Instalasi telah dipersiapkan untuk melaksanakan percobaan pengambilan data B. Menjalankan instalasi •

Saklar induk dipasang pada posisi (I) dengan regavolt pada 0%

•

Regavolt diatur agar ada aliran udara melalui evaporator dengan tujuan membebani evabolator. Posisi regavolt diatur sesuai vanasi data untuk masing – masing kelompok

•

Kompresor dijalankan sehingga terjadi sirkulasi retsigerant instalasi dibiarkan beroperasi sampai terbentuk air kondensasi pada evaporator, ditampung dengan gelas pengukur dan thermometer

•

Atur pembebanan air flow duct dengan menggunakan saklar dan semua komponen pelengkap (boiler, preheater, reheater, dan regavolt). Posisinya disesuaikan dengan kombinasi dan variasi data yang ditentukan untuk setiap kelompok praktikum.

C. Menghentikan operasi instalasi a. Semua saklar dari komponen pelengkap dimatikan



b. Regavolt diturunkan posisinnya secara steady hingga 0% c. Kemudian matikan kompresor d. Matikan saklar induk e. Cabut steaker dari power supply

BAB IV PENGOLAHAN DATA

4.1. Perhitungan

Dari data pengukuran didapatkan hasil sebagai berikut 1. Temperature bola basah (Twb)

: 26 °C

2. Temperature bola kering (Tdb)

: 29 °C

3. P bar

: 727 mmHg

4. Ø

: 75 %

5. Posisi Regavolt

: 40

6. Tekanan freon keluar evaporator (P 1)

: 506,6 kN/m 2

7. Tekanan freon keluar kondensor (P 3)

: 1800 kN/m 2

8. Temperature freon keluar evaporator (T 1)

: 28,5 °C

9. Temperature freon keluar kondensor (T 3)

: 46,7 °C

10. Temperature freon masuk evaporator (T 4)

: 5,8 °C

11. Temperature kondensasi (Tcon)

: 24,6 °C

12. Temperature bola basah udara masuk blower (Twa)

: 23 °C

13. Temperature bola kering udara masuk blower (Tda)

: 30,8 °C

14. Temperature bola basah udara keluar preheater (Twb)

: 29,5 °C

15. Temperature bola kering udara keluar preheater (Tdb)

: 46,8 °C

16. Temperature bola basah udara keluar evaporator (Twc)

: 24 °C

17. Temperature bola kering udara keluar evaporator (Tdc)

: 29,3 °C



18. Temperature bola basah udara keluar reheater (Twd)

: 24,6 °C

19. Temperature bola kering udara keluar reheater (Tdd)

: 32 °C

20. Debit air pengisi boiler (Q 1)

: 100 mL/10 menit

21. Debit air kondensasi (Q 2)

: 136,6 mL/10mnit

22. Daya boiler

: 1 kW

23. Daya preheater (H 1)

: 2 kW

24. Daya reheater (H2)

: 0,5 kW

25. Inclined manometer (Pd)

: 1,9 mmH 2O

Tekanan udara atmosfer (P0) Po

= 727 mmHg

=

96,92 kN/m2

= 0,09692 MPa Tekanan freon keluar evaporator (P 1 = P4) P1 abs = P1 gauge + Po = 0,5066 + 0,09692 = 0,60352 MPa Tekanan freon keluar kondensor (P 3 abs) P3 abs

= P3 gauge + Po = 1,8 + 0,09692 = 1,89692 mPa

Temperature freon keluar evaporator (T 1) T1

= 28,5 + 273 = 301,5 °K

Temperature freon keluar kondensor (T 3) T3

= 46,7 + 273 = 319,7 °K

Temperature freon masuk evaporator (T 4) T4

= 5,8 + 273 = 278,8 °K



Temperature kondensasi (Tcon) Tcon = 24,6 + 273 = 297,6 °K Dari diagram psikrometri diperoleh : hA

: 68,7 kJ/kg

hB

: 97

hC

: 72,5 kJ/kg

hD

: 75

Vsa

: 0,878 m3/kg

Vsb

: 0,93 m3/kg

Vsc

: 0,875 m3/kg

Vsd

: 0,885 m 3/kg

kJ/kg

kJ/kg

A. Antara Penampang C-D

Kekekalan massa aliran fluida c

=

0

=

D

=

0

dimana

0

= laju alir massa

= 0,0504

= 0,0738 kg/s



Kalor sensible PH2 =

D

. CP . ΔT

ΔT = TDD - TDC = 32 – 29,3 = 2,7 °C CP =

= = 2,509 kJ/kg°C

Keseimbangan Energi antara C-D

(0,0738 . 72,5) – (0,0738 . 75) = -0,5 + H L C-D 5,3505 – 5,535 = -0,5 + H L C-D HL C-D = 0,5 + 0,1845 = 0,3155 kJ/s

B. Antara Penampang B-C



Daya kompresor = 1120 W = 1,12 kW x 0,8 = 0,896 kW Dari Diagram P-h Freon R-22 dan berdasarkan harga satuan tekanan dan temperature didapatkan h1 = 632 kJ/kg h2 = 665 kJ/kg h3 = h4 =478 kJ/kg

ref

=

= = 0,0271 kg/s ref

=

ref (h1 -

h4)

= 0,0271 (632 – 478) = 4,173 kJ/s

con =

ρ.V.A

= ρ . Q2



= 1000 kg/m 3 . 136,6

= 1000 kg/m 3 . 136,6 x 10 -6 = 0,0002276 kg/s

= 0,0738 + 0,0002276 = 0,07402 kg/s Untuk nilai hcon didapat dari interpolasi pada tabel Stoecker hal. 389 Suhu (T) 24 24,6 26

Entalpi (kJ/kg) 100,59 x 108,95

5,016 = -201,18 + 2x 206,196 = 2x X = 103,098 hcon = 103,098 kJ/kg

COP total =



= = 4,657 Keseimbangan Energi antara B-C

(0,07402×97 ) – (0,0738×103) = 4,173 + (0,0002276×103,098) + H L B-C 7,179 – 7,601 = 4,196 + H L B-C -0,422

= 4,196 + H L B-C

HL B-C = -4,618 kJ/s

C. Antara Penampang A-B

=ρ.V.A = ρ . Q1 = 1000 kg/m 3 . 100

= 1000 kg/m 3 . 100 x 10 -6 = 0,0001667 kg/s



Kekekalan massa B

=

A

+

S

= 0,07402 – 0,0001667 = 0,0738 kg/s

Untuk nilai hS didapat dari interpolasi pada tabel Stoecker hal. 390 Tekanan Jenuh 94,30 96,92 101,33

Entalpi (gas) 2672,9 x 2676,0

8,122 = -18790,487 + 7,03x 18798,609 = 7,03x X = 2674,05 hS = 2674,05 kJ/kg

Pm = V . I . R V = 220 . 5,5 . 0,40 = 0,484 Kw

 k =

=

=

x 100 %



= 44,58 %

Keseimbangan Energi antara A - B:

(0,0738 . 68,7) – (0,07402 . 97) = 0,484 – (0,0001667 . 2674,05) -2 + H L A-B 5,0700 – 7,1799 = -1,9617 + H L A-B HL A-B = 5,0700 – 7,1799 + 1,9617 = -0,1482 kJ/s

COP actual =

=

= =

=

= 2,066

COP ideal =

=

= 4,67



4.2 Pembahasan

A. 1. Pada penampang C-D Aliran fluida bermassa

0

= 0,0738

kemudian mengalami

pemanasan kembali oleh reheater (PH2 = 0,5 kW) setelah itu fluida bermassa

0

keluar dari mesin pendingin melewati orifice selama proses berlangsung

terjadi energi yang hilang (losses) sebesar 0,3155 kJ/s

yang disebabkan

karena : 1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dan dinding saluran 2. Kerugian karena tahanan aliran lokal, yaitu karena adanya penyempitan saluran di orifice. 3. Isolasi yang kurang sempurna 4. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur dan diagram juga berpengaruh terhadap perhitungan losses yang terjadi. 2. Penampang B-C



Aliran fluida bermassa

b

= 0,07402

kemudian didinginkan

evaporator yang memiliki energi Qref = 4,173 kJ/s sebagian fluida berubah

menjadi air kondensasi yang bermassa

con

0,0002276

fluida terus mengalir dalam bentuk gas yang bermassa

dan sebagian

c

= 0,0738

.

Selama proses berlangsung terjadi energi hilang (losses) sebesar -4,618 kJ/s. Hal ini terjadi kemungkinan beberapa hal, yaitu : 1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding-dinding saluran 2. Isolasi yang kurang sempurna 3. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur dan diagram juga berpengaruh terhadap perhitungan losses yang terjadi. 3. Pada Penampang A-B Motor penggerak blower dengan daya 1 kW menghisap fluida bermassa 0,0001667

b

0,0738

kedalam mesin pendingin hingga menambah uap bermassa

yang dihasilkan oleh boiler B. Selama proses berlangsung

terjadi losses energy sebesar -0,1482

yang disebabkan karena :

1. Kerugian karena tahanan gesek fluida dengan dinding saluran. 2. Kerugian karena tumbukan antara aliran fluida dari blower dan aliran fluida dari boiler. 3. Isolasi yang kurang sempurna sehingga terjadi kebocoran dalam system. 4. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur dan diagram juga berpengaruh terhadap perhitungan losses yang terjadi. B. COP (Coefficient of Performance) Dari hasil perhitungan didapat COP yang dihitung berdasarkan COP aktual sebesar 2,066 sedangkan perhitungan COP ideal berdasarkan daya yang dihasilkan oleh kompresor adalah 4,67. Sebab-sebabnya adalah :



1.

Pada siklus ideal sistem dianggap terisolasi semperuna, dan kenyataanya tidak dalam siklus terjadi beberapa hal yaitu : •

Pressure drop pada kondensor dan evaporator yang menyebabkan tekanan menurun (tidak lai isobaric) dan kerja kompresor (Wcomp) menjadi lebih besar dan COP menurun.

2.

Ketidaktelitian dalam pembacaan alat ukur, grafik dan perhitungan

Faktor – faktor yang mempengaruhi COP 1.

Regavolt Seakin besar persentase regavolt mempengaruhi laju aliran massa yang akan semakin meningkat, aliran udara juga meningkat sehingga evaporator tidak dapat menyerap kalor dengan sempurna sehingga menyebabkan COP nya turun

2.

Pressure drop Pada pressure drop yang terjadi, menyebabkan kerja kompresor menjadi lebih berat sehingga menurunkan COP

3.

Beban Pendinginan Apabila beban pendinginan meningkat, panas yang diserap terlalu banyak (super heating) menghasilkan peningkatan COP, namun tidak sebanding dengan penurunan oleh faktor regavolt

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan



1. Perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct mengacu pada diagram psikrometri: a. Pada penampang A-B, entalpi mengalami peningkatan, kelembaban relatif mengalami penurunan, terjadi proses dehumidifikasi dan pemanasan. b. Pada penampang B-C, entalpi mengalami penurunan, kelembaban relatif mengalami penurunan, terjadi proses humidifikasi dan pendinginan. c. Pada penampang C-D, entalpi mengalami kenaikan, kelembaban relatif mengalami penurunan, terjadi proses dehumidifikasi dan pemanasan.

2. Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan kesimpulan sebagai berikut : 1. Dengan menggunakan 1. Regavolt

: 40 %

2. Daya Boiler

: 1 kW



3. Daya Preheater

: 2 kW

4. Daya Reheater

: 0,5 kW

Didapatkan 1. Massa alir udara pada ujung duct

: 0,0738 kg/s

2. COPaktual

: 2,066

3. COPideal

: 4,67

4. Beban pendinginan evaporator

(

5. Daya Blower

: 0,484 kW

6. Efisiensi Boiler

: 44,58%

7. Kerugian energy pada saluran

: 0,3155 kJ/s

8. Kerugian energy pada evaporator

: 4,618 kJ/s

9. Kerugian energy pada boiler

: 0,1482 kJ/s

) : 4,173 kJ/s

ref

3. Siklus aktual yang terdapat pada mesin pendingin adalah :


BAB I - V pendingin fix.doc

Recommend Documents