ANALISA PENGARUH RPM KOMPRESOR TERHADAP TEKANAN DAN SUHU PADA AC

ANALISA PENGARUH RPM KOMPRESOR
TERHADAP TEKANAN DAN SUHU PADA AC

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Kebutuhan akan kondisi udara yang nyaman pada saat ini nampaknya sudah merupakan kebutuhan yang tidak bisa dipisahkan dari kehidupan manusia, terutama pada ruangan atau gedung yang biasa digunakan untuk kegiatan tertentu misalnya: hotel, bank, rumah sakit, kantor, bioskop dan proses industri. Upaya manusia untuk menciptakan kondisi yang nyaman diantaranya dengan menggunakan sistem Air Conditioning (AC). Pengkondisian udara adalah proses perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni yang berada didalamnya. Adapun sebab mengapa gas refrigeran di pilih sebagai bahan yang di sirkulasikan, yaitu karena bahan ini mudah menguap dan bentuknya bisa berubahubah,

yang berbentuk cairan dan gas. Panas yang berada pada pipa kondensor

berasal dari gas refrigeran yang di tekan oleh kompressor sehingga bahan tersebut

menjadi panas dan pada bagian tempat sirkulasi gas refrigeran di perkecil, sehingga

tekanannya semakin meningkat dan pada pipa evaporator menjadi dingin.

Pada umumnya refrigeran mempunyai sifat-sifat yang baik dari segi teknik

seperti kesetabilan yang sangat tinggi, tidak mudah terbakar, tidak beracun dan lebih

mudah diperoleh. Namun disamping sifat-sifat yang baik itu refrigeran sintetik

terutama yang mengandung senyawa CFC (Cluro fluoro carbon) seperti R11 dan R-

12 dan (hydro chloro fluoro carbon) HCFC seperti R22 mempunyai efek negatif

terhadap lingkungan yaitu dapat merusak lapisan ozon (Ozone Depleting

Potensial/ODP). Sebagai gantinya, disarankan penggunaan HFC (hidro-fluorocarbon),

yaitu refrigeran yang dihalogenasi tapi tidak diklorinasi. Akan tetapi,

refrigeran HFC, baik yang murni (R134a) maupun campurannya (R-410A, R407A,

R404A, dll), juga menimbulkan efek lingkungan yaitu pemanasan global.

Pada Protokol Kyoto, yang ditanda-tangani pada 11 Desember 1997,

refrigeran HFC termasuk zat yang dilarang peredarannya karena menyebabkan

pemanasan global.

Performa sistem AC selalu berubah-ubah besarnya. Salah satu yang

mempengaruhi hal tersebut adalah putaran (RPM). Putaran (RPM) akan

mempengaruhi tekanan dan suhu pada setiap komponen sehingga mempengaruhi

performa sistem AC dalam kinerjanya.

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam penelitian ini yaitu “ Bagaimanakah pengaruh

variasi putaran (RPM) compresor terhadap tekanan dan suhu dengan refrigeran

R-134a”.

1.3 Batasan Masalah

Untuk memperjelas perumusan masalah maka perlu dibuat batasan

masalah. Batasan masalahnya yaitu :

a. Analisa dilakukan dengan alat peraga AC portabel ½ PK merek

Changhong.

b. Analisa Suhu dan Tekanan mesin AC portabel dilakukan dalam

keadaan diam (statik eksperimen).

c. Refrigeran yang digunakan dalam Analisa ini adalah R-134a.

d. Variasi putaran pada (RPM) kompresor.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini mempunyai tujuan yaitu:

a. Untuk mengetahui pengaruh variasi putaran (RPM) kompresor

terhadap nilai COP.

b. Untuk mengetahui pengaruh putaran (RPM) kompresor terhadap

perubahan tekanan dan suhu pada sistem refrigerasi.

c. Untuk mengetahui kerja AC Portabel dengan Refrigeran R-134a.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini antara lain:

a. Bagi Mahasiswa

Melatih mahasiswa dalam menerapkan pengetahuan dan ketrampilan

yang diperoleh di bangku kuliah.

b. Bagi Universitas

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat berupa

sumbangan ilmu pengetahuan.

c. Bagi Masyarakat Umum

Penelitian ini dapat dijadikan sebagai pengetahuan tentang sistem AC

portabel dengan menggunakan freon R-134a.

1.6 Metode Penulisan

Dalam penyusunan laporan skripsi ini penulis menggunakan metodemetode

pengumpulan data antara lain:

a. Metode Observasi yaitu pengumpulan data berdasarkan pengamatan

secara langsung dan hal-hal yang ada hubungannya dengan pokok

pembahasan.

b. Metode Dokumentasi yaitu Pengumpulan data dengan cara

mempelajari data dari sumber yang berupa catatan atau dokumendokumen

yang ada.

c. Metode Pustaka yaitu Studi kepustakaan dengan mengumpulkan data

dari buku referensi atau literatur dari perusahaan ataupun sumber lain

yang berhubungan dengan skripsi.

d. Metode Laboratorium Metode ini dilakukan dengan melakukan

serangkaian kegiatan dalam laboratorium meliputi pengukuran dan

pengujian.

e. Kaji Eksperimental Kaji eksperimental mencakup pengamatan

langsung terhadap pengaruh refrigeran R-134a.

f. Konsultasi - konsultasi dilakukan dengan tujuan mendapatkan

pengetahuan dan masukan dari dosen pembimbing mengenai

pengambilan data.

g. Penguji melakukan pengujian untuk mendapatkan data tentang

pengaruh putaran (RPM) condenser terhadap tekanan dan suhu pada

AC portabel ½ PK menggunakan refrigeran R-134a.

1.7 Sistem Penulisan

Agar penelitian dapat mencapai tujuan dan terarah dengan baik,

maka disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

a. Bab I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, perumusan

masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,

sistematika penulisan.

b. Bab II Dasar Teori, berisi tinjauan pustaka dan landasan teori yang

berkaitan dengan sistem refrigerasi, prinsip kerja AC portabel,

komponen-komponen AC portabel, refrigeran.

c. Bab III Metode Penelitian, berisi bahan yang diteliti, mesin dan alat

yang digunakan dalam penelitian, tempat penelitian serta pelaksanaan

penelitian

d. Bab IV Data dan Analisa, berisi data hasil analisa. Analisa meliputi:

Putaran (RPM) pada kompresor. Tekanan dan suhu , Coefficient of

Performance (COP).

e. Bab V Penutup, berisi kesimpulan penelitian dan saran berkaitan

dengan penelitian yang dilakukan.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengkondisian Udara

Pengkondisian udara adalah suatu sistem yang digunakan untuk mengatur

dan mempertahankan keadaan udara yang meliputi temperatur, kelembaban

relatif, kecepatan sirkulasi udara maupun kualitas udara dalam ruangan untuk

mencapai kondisi yang sesuai dengan persyaratan kenyamanan. Sistem

pengkondisian udara pada AC portabel yang umum dipakai terdiri dari

kompresor, kondensor, evaporator, katup ekspansi dan refrigeran sebagai fluida

pendinginnya. Susunan atau rangkaian komponen untuk AC portabel terlihat

seperti pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Instalasi AC portabel [12]

2.2 Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi.

Refrigeran merupakan komponen terpenting siklus refrigerasi karena dialah yang

menimbulkan efek pendinginan dan pemanasan pada mesin refrigerasi. Masalah

kontemporer yang menghadang refrigeran adalah munculnya lubang ozon dan

pemanasan global.

Refrigeran didefinisikan sebagai fluida kerja di dalam mesin refrigerasi,

pengkondisian udara, dan sistem pompa kalor. Refrigeran menyerap panas dari

satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui mekanisme

evaporasi dan kondensasi. Perkembangan mutakhir di bidang refrigeran utamanya

didorong oleh dua masalah lingkungan, yakni lubang ozon dan pemanasan global.

Untuk itu refrigeran yang menyebabkan lubang ozon dan pemanasan global harus

diganti. Bebeapa syarat yang harus dimiliki oleh refrigeran pengganti,

yakni:Memiliki sifat-sifat termodinamika yang berdekatan dengan refrigeran yang

hendak digantikannya, utamanya pada tekanan maksimum operasi refrigeran baru

yang diharapkan tidak terlalu jauh berbeda dibandingkan dengan tekanan

refrigeran lama yang ber-klorin, tidak mudah terbakar dan tidak beracun.

Bisa bercampur (miscible) dengan pelumas yang umum digunakan dalam mesin

refrigerasi.Setiap refrigeran CFC hendaknya digantikan oleh satu jenis refrigeran

ramah lingkungan.Setelah periode CFCs, R22 (HCFC) merupakan refrigeran yang

paling banyak digunakan di dalam mesin refrigerasi dan pengkondisian udara.

Saat ini beberapa perusahaan pembuat mesin-mesin refrigerasi masih

menggunakan refrigeran R22 dalam produk-produk mereka. Meski refrigeran

initermasuk juga refrigeran jenis HCFCs lainnya. Peneliti dan industri refrigerasi

membuat refrigeran sintetis baru, HFCs (Hydro Fluoro Carbons) untuk

menggantikan refrigeran lama yang ber-klorin yang dituduh menjadi penyebab

rusaknya lapisan ozon. Weatherhead dan Andersen mengemukakan bahwa sejak 8

tahun terakhir, penipisan kolom lapisan ozon tidak terjadi lagi. Kedua peneliti ini

meyakini akan terjadinya pemulihan lapisan ozon. Meski demikian, keduanya

tidak secara jelas merujuk turunnya penggunaan zat perusak ozon sebagai

penyebab pulihnya lapisan ozon. Kerjasama yang sangat baik antara produser

refrigeran dan perusahaan pengguna refrigeran telah memungkinkan terjadinya

transisi mulus dari era penggunaan CFCs secara besar-besaran di 1986 hingga

penghapusan dan penggantiannya dengan R134a di tahun 1996.

R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik,

tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki

kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung

tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi (drop in subtitute), relatif mahal,

dan masih memiliki potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan

global karena memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Selain

itu R-134a sangat bergantung kepada pelumas sintetik yang sering menyebabkan

masalah dengan sifatnya yang higroskopis.

2.3 Suhu (Temperatur)

2.3.1 Skala Suhu

Suhu atau intensitas panas diukur dengan menggunakan sebuah

thermometer. Satuanya boleh menggunakan derajat Celsius (0C) ataupun

derajat Fahrenheit (0F) yang sering digunakan orang.

a. Derajat Celcius

Pada titik beku air diberi angka 0 dan pada titik didih dibawah tekanan

76 cmHg diberi angka 100. Jarak antara kedua titik ini dibagi dalam

100 bagian yang sama. Untuk merubah suhu Fahrenheit ke derajat

celcius dipakai persamaan F0 = 9/5 (C0 + 32).

b. Derajat Fahrenheit

Sebagai titik tetap diambil dari titik beku larutan garam (=00) dan suhu

darah manusia (=320). Pada titik didih diberi angka 212. jarak antara 0

dan 212 dibagi menjadi 180 bagian yang sama. Untuk merubah suhu

celcius ke Fahrenheit kita gunakan persamaan C0 = 5/9 (F0 – 32)

c. Derajat Kelvin

Selain kedua jenis derajat, masih terdapat derajat suhu yang disebut

suhu mutlak yang oleh para ahli ditetapkan dalam konfensi

internasional. Derajat tersebut dinyatakan dalam Kelvin (K). dan titik

beku air dalam Celcius dinilai 2730K. maka suhu mutlak adalah

K0 = C0 + 2730

Gambar 2.2 Skala Suhu [12]

2.3.2 Thermometer Bola Basah

Sebuah percobaan dimana indra panas pada thermometer

dibungkus dengan kain atau kapas basah. Kain atau kapas tersebut

dicelupkan ke panci yang berisi air. Akibat gaya kapilaritas maka kain atau

kapas akan membasahi indra panas pada thermometer. Air pada

permukaan kapas/kain didekat indra panas akan menguap keudara,

sehingga menarik sebagian panas dari udara sekitarnya. Suhu disekitar

indra panas akan turun. Suhu pada saat itu disebut sebagai suhu bola

basah. Dengan menggunakan kombinasi antara thermometer bola basah

dan bola kering, kita bisa mengukur kelembaban udara.

Gambar 2.3 Termometer [12]

2.3.3 Suhu jenuh air didalam udara (dew point)

Kalau udara didinginkan, maka suhu udara akan turun. Pada saat

yang bersamaan kelembaban relative udara akan naik. Ketika kelembaban

mencapai 100% atau dengan kata lain suhu bola basah dan bola kering

sama maka uap air didalam udara akan menjadi jenuh. Pada pendinginan

selanjutnya uap air didalam udara tidak dapat bertahan pada kondisi uap,

maka sebagian akan mengembun. Suhu dimana kelembaban akan menjadi

100% dan terbentuk embun disebut suhu jenuh air didalam udara (dew

point temperature).

2.4 Kelembaban (humidity)

Derajat lembab adalah suatu derajat yang menyatakan situasi kelembaban

didalam udara. Pada umumnya bila kelembaban tinggi kita merasa kurang

nyaman dan sebaliknya jika kelembaban rendah akan memberikan rasa segar.

Derajat lembab dinyatakan dalam dua satuan yaitu lembab nisbi dan lembab

mutlak udara.

Lembab nisbi adalah perbandingan antara berat uap air dalam udara dan

berat uap air jenuh dimana udara tidak dapat uap air yang semakin bertambah.

Maka derajat lembab nisbi dapat dihitung dengan:

Lembab nisbi e = x 100 ................................................[2.1]

Pt : berat uap dalam udara

Mt : maksimum uap air dalam udara pada suhu udara yang sama

Apabila kita turunkan suhu udara yang mengandung uap air e = 60% pada suatu

suhu dimana udara tidak bisa lagi menampung uap lagi (jenuh), maka e = 100%.

Bilamana uap suhu udara diturunkan lagi maka uap air yang tidak tertampung

karena sudah jenuh akan menjadi embun. Lembab mutlak udara adalah bilangan

yang menunjukan beberapa gram uap air yang berada didalam 1 m3 udara.

a. Kelembaban Relatif

Kelembaban relatif digunakan sebagai ukuran kelembaban udara. Kelembaban

relative adalah jumlah uap air yang terkandung didalam udara dibandingkan

dengan udara yang tidak mampu lagi menyerap uap. Jadi jika kelembaban

relative 50% artinya kandungan air didalam udara mencapai 50% dari udara

yang tidak mampu menyerap uap air lagi (jenuh).

b. Kelembaban Absolut

Kelembaban absolute adalah jumlah kandungan uap air didalam udara

dibanding dengan udara kering.

2.5 Tekanan (Pressure)

Tekanan adalah gaya yang bekerja secara vertical pada luas bidang

tertentu pada benda padat, cair dan gas. Umumnya tekanan menggunakan satuan

kg/cm2. Selain itu untuk pengukuran international (SI) digunakan satuan Pascal.

1 kPa (Pascal) = 1.01972 x 10-2 kg/cm2

1 kg/cm2 = 98.06 kPa

Untuk kerja blower biasanya menggunakan satuan mm.Kolom air raksa atau

mm.Hg

1. Tekanan Atmosphere

Tekanan ini adalah tekanan yang bekerja pada semua benda yang ada diatas

Bumi. Merupakan berat udara disekitar dan sebandig dengan 1.03 kg/cm2 (1

atm). Pada tekanan ini, pengukuran menggunakan kolom air raksa menjadi

760 mm.Hg

1 atm = 1.03 kg/cm2 = 760 mm.Hg

Pada prakteknya, tekanan Gauge menunjuk nilai tekanan 0 untuk tekanan 1

atmosphere.

2. Tekanan Absolute

Tekanan absolute adalah kalau tekanan vacuum sempurna diberi angka 0

kg/cm2. Tekanan atmosphere kalau diukur sebagai tekanan absolute diberi

100 101.03

Vacuum

0 1.03

0 760

Gauge

Pressure

Absolute

Pressure

Atmosphere

Pressure

nilai 1.03 kg/cm2. untuk membedakan dengan tekanan absolute, tekanan yang

diukur dengan gauge disebut tekanan gauge (gauge pressure). Sebagai

petunjuk tekanan absolute diberi tanda kg/cm2 abs dan tekanan gauge dengan

kg/cm2.G. Hubungan antara tekanan absolute dan tekanan gauge adalah:

Tekanan absolute (Kg/cm2.abs) = tekanan gauge (kg/cm2.G + 1.03 kg/cm2)

Gambar 2.4 Skala Tekanan [12]

2.6 AC Portabel

AC portabel memang sudah cukup lama dikenal masyarakat, tapi dulu

ukurannya masih tergolong 'raksasa'. Akibatnya, AC jenis ini lebih banyak

digunakan untuk menyejukkan ruangan yang berukuran relatif besar, seperti di

aula.Sekarang ukuran AC portabel makin imut dan harganya bersahabat dengan

ukuran kantong. AC jenis ini kini mudah ditemui di sejumlah sentra elektronik.

AC ini memang gampang dipindah-pindah sesuai kebutuhan. Tinggal dorong aja,

dengan alas roda AC portabel bisa dipindah dengan mudah. Mau di ruang tamu,

ruang tidur atau ruang keluarga. Tinggal sesuaikan dengan kebutuhan. Singkat

kata, punya satu unit AC portabel bisa memenuhi kebutuhan akan udara sejuk di

semua ruang rumah.Karena portabel, Anda tak perlu repot memikirkan tembok

kamar yang perlu dibobok, atau instalasi pemasangan AC yang permanen

layaknya pendingin ruangan biasa. Jadi ucapkan selamat tinggal pada kabel

panjang, yang terkadang membawa kerepotan.Dari segi desain, AC portabel juga

enggak kalah cantik dengan AC permanen. Yang beredar di pasaran didominasi

oleh AC dengan desain kotak, tingginya berkisar antara 28 sampai 34 inci.

Saat ini juga telah beredar AC portabel dengan display panel. Selain memperindah

tampilan, display ini memudahkan Anda mengatur kerja AC. Informasi ini

biasanya berupa setting dan suhu ruangan.

Prinsip kerja sistem pengkondisian udara pada AC portabel di tunjukan

seperti pada Gambar 2.2

Gambar 2.5 Kondisi Refrigeran di Setiap Komponen [12]

1. Langkah1– 2: Cairan refrigeran dalam evaporator menyerap panas dari

sekitarnya. Selama proses ini, cairan merubah bentuknya dari cair menjadi

gas, dan pada keluaran evaporator gas ini diberi pemanasan berlebih/

superheated gas.

2. Langkah 2– 3: Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor

dimana tekanannya dinaikkan. Suhu juga akan meningkat naik, sebab

bagian energi yang menuju proses kompresi dipindahkan ke refrigeran.

3. Langkah 3– 4:Superheated gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor

menuju kondenser. Bagian awal proses refrigerasi menurunkan panas

superheated gas sebelum gas ini dikembalikan menjadi bentuk cairan.

4. Langkah 4-1: Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi

melintas melalui peralatan ekspansi, yang mana akan mengurangi tekanan

dan mengendalikan aliran menuju evaporator.

AC portabel memerlukan pembuangan udara panas untuk menjaga

kesejukan ruangan. Layaknya outdoor unit pada AC permanen. Pada AC portabel

fungsi ini dipegang oleh semacam ventilasi alias lubang angin yang terletak di

bagian belakang bodi.Lubang angin ini mengeluarkan udara panas yang bisa

dihubungkan dengan pipa pembuangan yang bisa diarahkan ke jendela atau jalan

keluar. Pertukaran udara semacam ini, dijamin udara di dalam ruangan tetap

bersih dan segar. Tentunya harus memastikan pintu dan jendela tertutup rapat,

kalaupun ada celah yang digunakan untuk pipa pembuangan, sebaiknya jangan

terlalu lebar. Membiarkan celah yang besar sama artinya dengan memperberat

kerja AC. AC yang bekerja tanpa lubang angin yang baik jadi tidak maksimal.

Udara dingin yang tersebar juga tidak merata. Area di depan AC memang tetap

dingin, tapi sisi belakangnya panas. Ini disebabkan udara panas yang dihasilkan

dibuang lewat bagian belakang. Kalau tidak ditangani dengan benar, udara panas

hanya berputar-putar. Ketika AC portabel berkerja mendinginkan ruangan, akan

tercipta kelembaban , biasanya meyerupai embun. Sudah ada port khusus di dalam

yang menjadi penampungan tetesan embun ini sehingga tidak tumpah ke lantai

Sebaiknya periksa secara berkala dan jangan lupa untuk mengosongkan

tampungannya. Selain model dengan port khususada juga model tanpa port.

Kelembabannya akan menguap dengan sendirinya. Lalu masih ada model yang

mengkombinasikankedua cara tersebut.Tiap model mempunyai keuntungan dan

kelemahan tersendiri. Model dengan tampungan memerlukan ketelatenan khusus

untuk membuang air di wadah secara teratur. Suatu pekerjaan yang kelihatannya

mudah meski terkadang faktor kelupaan bisa jadi masalah utama.

Model yang tanpa port khusus pastinya lebih memudahkan, namun sebagian

orang mengkhawatirkan udara yang terkesan 'basah' karena proses penguapan

yang kurang maksimal. Jangan takut kalau AC akan menimbulkan keributan di

rumah Anda. AC portabel yang baik hadir ke rumah Anda dengan noise yang

minimal. Selain faktor noise, desain dari bahan yang anti karat juga makin mudah

ditemui. Bahan anti karat bisa memperpanjang umur AC dan menjaga kualitas

udara yang dihasilkan.

2.7 Komponen AC portable

2.7.1 Komponen Utama AC Portabel

a. Kompresor

Kompresor adalah jantung dari sistem kompresi uap, karena

kompresor adalah pemompa bahan pendingin keseluruh sistem.

Pada sistem refrigerasi kompresor bekerja membuat perbedaan

tekanan,sehingga bahan pendingin dapat mengalir dari satu bagian

ke bagian yang lain dalam sistem. Karena ada perbedaan tekanan

antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah,maka bahan

pendingin dapat menggalir melalui alat pengatur bahan pendingin

ke evaporator.

Kompresor dalam sistem refrigerasi berfungsi untuk:

1. Menurunkan tekanan di dalam evaporator, sehingga bahan

pendingin cair di evaporator dapat mendidih atau menguap

pada suhu yang lebihrendah dan menyerap panas lebih banyak

dari ruang di dekat evaporator.

2. Menghisap bahan pendingin gas dari evaporator dengan suhu

rendah dan tekanan rendah lalu memampatkan gas tersebut

sehingga menjadi gas suhu tinggi dan tekanan tinggi.

Kemudian mengalirkan ke kondensor, sehingga gas tersebut

dapat memberikan panasnya kepada zat yang mendinginkan

kondensor lalu mengembun.

Untuk menentukan beberapa suhu yang harus dicapai oleh

evaporator, antara lain ditentukan oleh beberapa rendah suhu

penguapan di evaporator. Hal ini bergantung dari bahan pendingin

dan macam kompresor yang dipakai. Kompresor yang banyak

dipakai ada 2 macam yaitu:

1. Kompresor torak ( Reciprocating )

Dalam model ini, untuk menghisap dan menekan zat pendingin

dilakukan oleh gerakan torak di dalam silinder kompresor.

Kompresor jenis ini yang biasanya lebih banyak digunakan.

Umumnya jenis ini bersilinder tunggal atau ganda. Panjang

gerakan dari torak disebut langkah (stroke) atau panjang

langkah. Panjang langkah biasanya sama dengan diameter

silinder.

Kekuatan kapasitas kompresor untuk jenis ini tergantung dari

jumlah silinder,jumlah putaran permenit, jumlah langkah

(stroke) dan lain-lain. Gerak dari torak yang bolak-balik ini

didapat dari poros engkol yang menerima gerakan dari motor

listrik.

Cara kerjanya yaitu perjalanan refrigeran dari dan masuk ke

kompresor diatur oleh katup discharge (pembuang) dan sunction

(klep penghisap). Refrigan keluar melalui katup pembuang dan

masuk melalui katup penghisap. Jika torak bergerak menjauhi

katup disebut suction-stroke dan tekanan akan berkurang.Oleh

karena tekanan didalam kompresor lebih rendah dari tekanan

saluran isap, maka uap refrigeran masuk kedalam kompresor.

Jika torak bergerak mendekati katup, tekanan didalam

kompresornya naik sehingga katup penghisap tertutup.

sedangkan klep buang terbuka menyebabkan uap refrigeran

mengalir kesaluran tekan (disharge line). Demikian seterusnya.

2. Kompresor rotari ( Rotary )

Dalam jenis ini biasanya gerakan rotor di dalam stator

kompresor akan menghisap dan menekan zat pendingin. Pada

dasarnya kompresor jenis ini mempunyai tugas yang sama

dengan kompresor model torak yaitu menekan gas untuk

menimbulkan perbedaan pada sistem dan menambah pengaliran

refrigeran dari satu bagian ke bagian lain. Namun pada jenis ini

biasanya proses pemadatan gas atau uap refrigeran dilakukan

oleh peluru (roller).

Namun sampai saat ini model rotary hanya dipakai untuk sistem

AC yang kecil saja sebab pada volume yang besar, rumah dan

rotornya harus besar pula dan kipas pada rotor tidak cukup kuat

menahan gesekan.

b. Kondensor

Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dan mengubah

wujud bahan pendingin dari dari gas menjadi cair.Selain itu

kondensor juga digunakan untuk membuat kondensasi bahan

pendingin gas dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan

tinggi.Kondensor ada tiga macam menurut pendinginannya yaitu

1. Kondensor dengan pendinginan udara ( air cooled )

2. Kondensor dengan pendinginan air ( water cooled )

3. Kondensor dengan pendinginan campuran udara dan air

(evaporative)

Faktor penting yang menentukan kapasitas kondensor dengan

pendinginan udara adalah :

1. Luas permukakaan yang didinginkan dan sifat perpindahan

kalornya.

2. Jumlah udara permenit yang dipakai untuk mendinginkan

3. Perbedaan suhu antara bahan pendingin dengan udara luar.

4. Sifat dan karakteristik bahan pendingin yang dipakai.

Laju perpindahan kalor yang dibutuhkan di dalam

kondensor merupakan fungsi dari kapasitas refrigerasi, suhu

penguapan serta suhu pengembunan.

Uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada

akhir kompresi dapat dengan mudah dicairkan dengan

mendinginkannya dengan air pendingin (atau dengan udara

pendingin pada system dengan pendinginan udara) yang ada pada

temperature normal. Dengan kata lain, uap refrigeran menyerahkan

panasnya (kalor laten pengembunan) kepada air pendingin (atau

udara pendingin) di dalam kondensor, sehingga mengembun dan

menjadi cair. Jadi, karena air (udara) pendingin menyerap panas

dari refrigeran, maka ia akan menjadi panas pada waktu keluar dari

kondensor. Selama refrigeran mengalami perubahan dari fase uap

ke fase cair, di mana terdapat campuran refrigeran dalam fase uap

dan cair, tekanan (tekanan pengembunan) dan temperaturnya

(temperature pengembunan) konstan. Oleh karena itu

temperaturnya dapat dicari dengan mengukur tekanannya.

Kalor yang dikeluarkan di dalam kondensor adalah jumlah kalor

yang diperoleh dari udara yang mengalir melalui evaporator

(kapasitas pendinginan), dan kerja (energi) yang diberikan oleh

kompresor kepada fluida kerja. Dalam hal penyegaran udara,

jumlah kalor tersebut kira – kira sama dengan 1,2 kali kapasitas

pendinginannya.

Uap refrigeran menjadi cair sempurna di dalam kondensor,

kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup

ekspansi. Dalam hal ini, temperature refrigeran cair biasanya 2 – 3

C lebih rendah dari pada temperature refrigeran cair jenuh pada

tekanan kondensasinya. Temperature tersebut menyatakan

besarnya derajat pendinginan lanjut (degree of subcooling).

c. Evaporator

Evaporator berfungsi untuk menyerap panas dari udara atau

benda di dalam lemari es dan mendinginkannya.Kemudian

membuang kalor tersebut melalui kondensor diruang yang tidak

didinginkan.Kompresor yang sedang bekerja menghisap bahan

pendingin gas dari evaporator, sehingga tekanan didalam

evaporator menjadi rendah dan vakum.

Evaporator fungsinya kebalikan dari kondensor, yaitu membuang

panas kepada udara sekitar tetapi untuk mengambil panas dari

udara didekatnya. Perencanan evaporator harus mencakup :

penguapan yang efektif dari bahan pendingin dengan penurunan

tekanan yang minimum dan pengambilan panas dari zat yang

didinginkan secara efisien. Perencanan evaporator tergantung

dalam penempatannya dan zat yang akan langsung didinginkan

apakah berwujud : gas, cair atau padat. Pada semua keadaan beban,

bahan pendingin akan penguap waktu mengalir sepanjang pipa

evaporator atau permukaan evaporator dan diusahakan agar cairan

tetap membasai semua bagian dari evaporator.

Berdasarkan prinsip kerjanya evaporator dapat dibagi menjadi 2

macam yaitu:

1. Evaporator banjir (flooded evaporator)

2. Evaporator kering (dry or direct-expansion evaporator)

Evaporator (penguap) yang dipakai berbentuk pipa bersirip

pelat.Tekanan cairan refrigeran yang diturunkan pada katup

ekspansi, didistribusikan secara merata ke dalam pipa evaporator,

oleh distributor refrigeran. Dalam hal tersebut refrigeran akan

menguap dan menyerap kalor dari udara ruangan yang dialirkan

melalui permukaan luar dari pipa evaporator. Apabila udara

didinginkan (di bawah titik embun), maka air yang ada dalam udara

akan mengembun pada permukaan evaporator, kemudian

ditampung dan dialirkan keluar. Jadi, angsur karena menerima

kalor sebanyak kalor laten penguapan, selama mengalir di dalam

setiap pipa dari koil evaporator. Selama proses penguapan itu, di

dalam pipa akan terdapat campuran refrigeran dalam fase cair dan

gas. Dalam keadaan tersebut , tekanan (tekanan penguapan) dan

temperaturnya (temperature penguapan) konstan. Oleh karena itu

temperaturnya dapat dicari dengan mengukur tekanan refrigeran di

dalam evaporator.

Table 2. menunjukkan hubungan antara temperature penguapan dan

tekanan penguapan. Uap refrigeran (uap jenuh kering) yang terjadi

karena penguapan sempurna di dalam pipa, dikumpulkan di dalam

sebuah penampung uap (header). Selanjutnya, uap tersebut diisap

oleh kompresor.

d. Ekspansi

Alat ekspansi mempunyai dua fungsi yaitu menurunkan

tekanan refrigeran cair dan mengatur aliran refrigeran ke

evaporator.

Jenis alat-alat ekspansi:

1. Pipa kapiler

Pipa kapiler dibuat dari pipa tembaga dengan lubang dalam yang

sangat kecil.Panjang dan lubang kapiler dapat mengontrol

jumlah bahan pendingin yang mengalir ke evaporator.

Fungsi Pipa kapiler adalah :

1.1 Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir

didalamnya.

1.2 Mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir

melaluinya.

1.3 membangkitkan tekanan bahan pendingin di kondensor.

2. Katup ekspansi berpengendali superheat ( panas lanjut )

Jenis alat ekspansi yang paling populer untuk sistem refrigerasi

berukuran sedang adalah katup berkendali lanjut panas atau

katup ekspansi termostatik. Pengendalian tidak digerakkan oleh

suhu di dalam evaporator, tetapi oleh besarnya panas lanjut gas

hisab yang meninggalkan evaporator. Katup ekspansi panaslanjut

mengatur laju aliran refrigeran cair yang

besarnyasebanding dengan laju penguapan didalam evaporator.

3. Katup ekspansi tekanan konstan

Katup ekspansi tekanan konstan berfungsi mempartahankan

tekanan yang konstan pada sisi keluarnya, yang merupakan

masukan evaporator. Katup tersebut mengindera tekanan

evaporator, dan bila tekanan tersebut turun kebawah batas

kendali, maka katub membuka lebih besar. Bila tekanan

evaporator naik keatas batas kendali, katup tersebut menutup

sebagian.

4. Katup apung ( float valve )

Katup apung adalah suatu jenis katup ekspansi yang

mempertahankan cairan berada pada level yang konstan didalam

suatu wadah atau evaporator. Dengan mempertahankan level

cairan didalam evaporator, katup apung selalu menciptakan

kondisi aliran yang seimbang antara kompresor dan katup itu

sendiri.

Setiap alat tersebut terakhir dirancang untuk suatu penurunan

tekanan tertentu. Katup expansi yang biasa dipergunakan adalah

katup expansi termostatik yang dapat mengatur laju aliran

refrigeran, yaitu agar derajat super panas uap refrigeran di dalam

evaporator dapat diusahakan konstan. Dalam penyegar udara

yang kecil, dipergunakan pipa kapilar sebagai pengganti katup

expansi. Diameter dalam dan panjang dari pipa kapilar tersebut

ditentukan berdasarkan besarnya perbedaan tekanan yang

diinginkan, antara bagian yang bertekanan tinggi dan bagian

yang bertekanan rendah, dan jumlah refrigeran yang

bersirkulasi. Cairan refrigeran mengalir ke dalam evaporator,

tekanannya turun dan menerima kalor penguapan dari udara,

sehingga menguap secara berangsur – angsur. Selanjutnya

proses siklus tersebut di atas terjadi berulang – ulang.

2.7.2 Komponen Pendukung AC Portabel

a. Body

Adalah seng atau plastik yang berfungsi sebagai alat untuk tempat

tersusunnya dari seluruh rangkaian.

b. Remote Controller

Adalah alat untuk mangaplikasikan keinginan kita terhadap ac,

yang bersinkronisasi dengan Module AC.

c. Filter Dryer

Sesuai namanya dia berfungsi sebagai fiiter / penyaring kotoran

yang mungkin ada dalam system.

d. Kran valve

Sebagai alat untuk menahan Gas Refrigeran di dalam kompressor

sebelum ac terpasang dan berfungsi juga sebagai sarana untuk

vacoomdown.

e. Strainer

Strainer atau saringan berfungsi menyaring kotoran yang terbawa

oleh refrigeran didalam sistem AC. Kotoran lolos dari saringan

karena strainer rusak dapat menyebabkan penyumbatan pipa

kapiler. Akibatnya, sirkulasi refrigeran menjadi terganggu.

Biasanya, kotoran yang menjadi penyumbat sistem pendingin,

seperti karat dan serpihan logam.

Gambar 2.6 Strainer [12]

f. Accumulator

Accumulator berfungsi sebagai penampung sementara refrigeran

cair bertemperatur rendah dan campuran minyak pelumas

evapolator. Selain itu, accumulator juga berfungsi mengatur

sirkulasi aliran bahan refrigeran agar bisa keluar-masuk melalui

saluran yang terdapat dibagian atas accumulator menuju kesaluran

isap kompresor. Untuk mencegah agar refrigeran cair tidak

mengalir ke kompresor, accumulator mengondisikan wujud

refrigeran tetap dalam wujud gas. Sebab, ketika wujud refrigeran

berbentuk gas akan lebih mudah masuk kedalam kompresor dan

tidak merusak bagian dalam kompresor.

Gambar 2.7 Accumulator [12]

g. Minyak Pelumas Kompresor

Minyak pelumas atau oil kompresor pada sistem AC berguna untuk

melumasi bagian bagian kompresor agar tidak cepat aus karena

gesekan. Selain itu, minyak pelumas berfungsi untuk meredam

panas dibagian-bagian kompresor. Secara spesifik, syarat yang

harus dipenuhi minyak pelumas sbagai berikut :

1. Memiliki struktur kimia yang stabil, tidak bereaksi dengan

refrigeran dan tidak memiliki sifat korosi.

2. Tidak merusak tembaga pada suhu 121’C.

3. Tidak mengandung air, ter, lilin, dan kotoran lainnya.

4. Memiliki titik beku yang rendah sehingga masih dapat

bersikulasi melewati bagian yang bersuhu rendah.

5. Tidak berbusa. Sebab, busa pada minyak pelumas dapat

merusak katup kompresor dan menyumbat pipa kapiler.

6. Mempunyai koefisien dielektrik yang rendah atau tidak

mengantar arus listrik.

7. Mampu melumasi pada temperatur yang tinggi dan rendah.

h. Kipas (fan dan blower)

Pada komponen AC, blower berfungsi menghembuskan udara

dingin evaporator. Fan atau kipas berfungsi mendinginkan

refrigeran pada kondensor. Sebenarnya, penyebutan blower dan

kipas hanya untuk memudahkan karena keduanya memiliki bentuk

yang brbeda. Blower berbentuk seperti tabung bersirip, sedangkan

kipas terdiri dari bilah daun kipas. Keduanya merupakan bagian

atau komponen yang berputar pada porosnya secara terus menerus

ketika kompresor bekerja. Komponen blower dan kipas digerakkan

oleh motor listrik yang berbeda.

2.7.3 Komponen Kelistrikan

a. Thermistor

Adala alat pengatur temperatur. Thermistor mampu

mengatur kerja kompresor secara otomatis berdasarkan perubahan

temperatur. Thermistor dipasang dibagian evaporator. Thermistor

terbuat dari bahan semikonduktor yang dibuat dalam beberapa

bentuk, sperti piringan, batangan, atau butiran , tergantung dari

pabrikan AC. Pada thermistor berbentuk butiran, memiliki

diameter kecil ( kira kira 3-5 mm). Kemudian , beberapa butiran

thermistor tersebut dibungkus dengan kapsul yang terbuat dari

bahan gelas.

Pada unit AC, ada dua jenis thermistor, yaitu thermistor

temperatur ruangan dan thermistor pipa evaporator. Thermistor

temperatur ruangan berfungsi menerima respon perubahan

temperatur dari hembusan evaporator. Thermistar pipa evaporator

berfungsi menerima perubahan temperatur pada pipa evaporator.

Gambar 2.8 Thermistor [12]

b. PCB Kontrol

Merupakan alat pengatur kerja keseluhan unit AC. Fungsi

PCB kontrol menyerupai fungsi otak manusia. Dalam komponen

PCB kontrol terdiri dari thermistor , sensor, kapasitor, IC, trafo,

fuse, saklar, relay dan alat elektronik lainnya.

Gambar 2.9 PCB Kontrol [12]

c. Kapasitor

Merupakan alat elektronik yang berfungsi sebagai

penyimpan muatan listrik sementara. Satuan dari kapasitas

kapasitor adalah farad (F). Pada unit AC biasanya terdapat dua

start kapasitor (penggerak kompresor pertama kali ) yaitu sebagai

penggerak kompresor dan motor kipas. pada kompresor AC

bertenaga 0,5 – 2 PK memiliki start kapasitor berukuran 15-50 iF.

Pada motor kipas memiliki start kapasitor berukuran 1-4 iF.

Gambar 2.10 Kapasitor [12]

d. Overload Motor Protector

Merupakan alat pengaman motor listrik kompresor.

Penempatan OMP pada kompresor hermetik ada dua macam yaitu,

eksternal OMP dan internal OMP. Biasanya , eksternal OMP

digunakan untuk mesin kompresor AC yang tidak terlalu besar,

Sedangkan internal OMP banyak terdapat pada mesin kompresor

AC yang besar (1,5-2 PK) .

Gambar 2.11 Overload Motor Protector [11]

e. Motor Listrik

Berfungsi untuk menggerakan kipas dan blower. Bentuk

dan ukuran motor listrik indoor dan outdoor berbeda untuk

membantu memaksimalkan putaran, baik pada motor listrik indoor

maupun outdoor, dibutuhkan start kapasitor yang berfungsi

menggerakan motor listrik pertama kali sampai mencapai putaran

penuh. Selanjutnya, fungsi start kapasitor akan digantikan oleh arus

listrik PLN untuk memutar kedua motor listrik tersebut.

Gambar 2.12 Motor Listrik [12]

f. Motor Kompresor

Berfungsi untuk menggerakan mesin kompresor. Ketika

motor bekerja, kompresor akan berfungsi sebagai sirkulator bahan

pendingin menuju keseluruh bagian sistem pendingin. Umumnya ,

motor kompresor dikemas menjadi satu unit dengan kompresornya.

Serupa dengan motor kipas, untuk start awal motor kompresor juga

menggunakan bantuan start kapasitor.

2.8 Termodinamika Sistem Refrigerasi

2.8.1 Siklus Kompresi Uap

Siklus refrigerasi akan dapat diilustrasikan dengan mudah

melalui diagram moiler secara sekematis sebagai berikut:

Gambar 2.13 Diagram P-h siklus kompresi uap [12]

Proses-proses yang membentuk siklus kompresi uap standar

adalah:

a. Proses 1-2, merupakan kompresi adiabatik dan reversibel dari uap

jenuh menuju tekanan kondensor. Pada siklus sederhana

diasumsikan refrigeran tidak mengalami perubahan kondisi selama

mengalir dijalur hisap. Proses kompresi diasumsikan isentropik

sehingga pada diagram tekanan dan entalpi berada pada satu garis

entropi konstan, dan titik 2 berada pada kondisi super panas. Proses

kompresi memerlukan kerja dari luar dan entalpi uap naik dari h1

ke h2, besarnya kenaikan ini sama dengan besarnya kerja kompresi

yang dilakukan pada uap refrigeran. Apabila perubahan energi

kinetik dan energi potensial diabaikan, maka kerja kompresor

adalah:

Win = mref . ( h2 – h1 ) ..................................... [2.2]

b. Proses 2-3 adalah merupakan proses kondensasi yang terjadi pada

kondensor, uap panas refrigeran dari kompresor didinginkan oleh

air sampai pada temperatur kondensasi, kemudian uap tersebut

dikondensasikan. Proses ini adalah pelepasan kalor reversibel pada

tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut

(desuperheating) dan pengembunan refrigeran. Kapasitas laju

aliran kalor kondensasi

Qout = mref . ( h2 – h3 ) ..................................... [2.3]

c. Proses 3-4 ialah proses ekspansi tidak Reversibel pada entalpi

konstan, dari cairan jenuh menuju tekanan evaporator. Proses

pencekikan (throttling process) pada sistem pendingin terjadi di

dalam pipa kapiler atau katup ekspansi. Proses ekspansi

berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada proses ini terjadi proses

penurunan tekanan refrigeran dari tekanan kondensasi (titik 3)

menjadi tekanan evaporasi (titik 4). Pada waktu cairan di ekspansi

melalaui katup ekspansi atau pipa kapiler ke evaporator,

temperatur refrigeran juga turun dari temperatur kondensat ke

temperatur evaporasi. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi

adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah disepanjang proses.

Refrigeran pada titik 4 berada pada kondisi campuran-uap.

Proses disini berlangsung pada proses adiabatik, sehingga

h4= h3........................................................ [2.4]

Proses 4-1 adalah proses penguapan yang terjadi pada evaporator

dan berlangsung pada tekanan konstan. Pada titik 1 seluruh

refrigeran berada pada kondisi uap jenuh. Selama proses 4-1 entalpi

refrigeran naik akibat penyerapan kalori dari ruang refrigerasi.

Besarnya kalor yang diserap adalah beda entalpi titik 1 dan titik 4

biasa disebut dengan efek pendinginan. Proses ini merupakan

penambahan Kalor reversibel pada tekanan tetap, yang

menyebabkan penguapan menuju uap jenuh. Kapasitas laju aliran

kalor evaporasi dirumuskan

Qin = mref . ( h1 – h4 ) ..................................... [2.5]

Istilah prestasi di dalam siklus refrigerasi disebut dengan koefisien

prestasi atau COP yang didefinisikan sebagai:

COP =

............................................ [2.6]

dimana :

h1 = Entalpi keluar evaporator [Btu/lb]

h2 = Entalpi masuk kondensor [Btu/lb]

h3 = Entalpi keluar kondensor [Btu/lb]

h4 = Entalpi masuk evaporator [Btu/lb]

mref = Laju aliran massa refrigeran [lbm/min]

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Mulai

RPM 2880 RPM 3000

Analisa Hasil dan Pembahasan

Studi Literatur

Persiapan:

Alat Uji AC 1/2 PK, Bahan dan Alat Pendukung

Pengaruh RPM Kompresor Terhadap

Tekanan dan Suhu Pada AC 1/2 PK

RPM 2940

Hasil Penelitihan

Kesimpulan

Selesai

Hasil Penelitian

3.2 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas

Pamulang.

3.3 Alat Dan Bahan Penelitian

3.3.1 Bahan

Pada penelitian ini bahan yang di gunakan adalah refrigeran R134a

seperti pada gambar 3.1 .

 Refrigeran R134a

Gambar 3.2 Tabung Refrigeran R134 [6]

3.3.2 Alat yang digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Alat peraga AC portablel 1/2 PK

AC Portable ½ PK merek Chang Hong mempunyai spesifikasi umum sebagai

berikut :

- Merk & Type : Changhong & CPC-05E/D011

- Buatan : China

- Tegangan & Frekuensi : 1-fase AC 220 V 50 Hz

- Kapasitas Pendinginan : 5000 Btu/h

- Input Daya : 670 W

- Kebisingan : 48dB (A)

- Kuantitas sirkulasi udara (indoor) : 250 m³/h

- Desain Tekanan rendah : 0.69 Mpa

- Desain tekanan tinggi : 2.65 Mpa

- Tekanan maksimum operasi : 2.4 Mpa

- Kuantitas pengisian refrigrasi : 0.26 Kg

Gambar 3.3 AC Portabel 1/2 Pk dan Spesifikasi merek Chang hong [6]

Komponen AC portabel 1/2 PK yang terdiri dari :

a. Kompresor

Kompresor pada AC chang Hoong 1/2 PK menggunakan tipe rotary dapat di lihat

pada gambar 3.3

Gambar 3.4 Kompresor Jenis Scroll AC portable 1/2PK merek Chang hong [6]

Sefesifikasi kompresor AC 1/2 PK Produksi Changhong sbb:

Jenis Kompresor : Scroll Compresor

Produk Name : Highhly

Produck number : SD074CV - H3BU

Power input : 1-fase AC 220 V 50 Hz

b. Kondensor

Kondensor AC Portable ½ PK merk Chang Hong mempunyai spesifikasi sebagai

berikut :

- Type kondensor : Air cooled condenser

- Material : Tembaga

- Dimensi (PxL) : 250 mm x 400 mm

- Ø Pipa : 1/4 “

Gambar 3.5 Kondensor AC portable 1/2PK merek Chang hong [6]

c. Pipa Kapiler

Gambar 3.6 Pipa kapiler AC portable 1/2PK merek Chang hong [6]

Pipa Kapiler AC Portable ½ PK merk Chang Hong mempunyai spesifikasi

sebagai berikut :

- Material : Tembaga

- Ø pipa : 3 mm

Panjang pipa : 50 mm

d. Evaporator tipe plate fin

Gambar 3.7 Evaporator AC portable 1/2PK merek Chang hong [6]

Evaporator AC Portable ½ PK merk Chang Hong mempunyai spesifikasi sebagai

berikut :

- Type Evaporator : plate fin

- Material : Tembaga dan aluminium

- Dimensi (PxL) : 250 mm x 400 mm

- Ø Pipa : 3/8 “

e. Reciver Dryer

Gambar 3.8 Reciver dryer AC portable 1/2PK merek Chang hong [6]

Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan atau menampung

sementara cairan refrigeran. Dryer dan filter di dalam receiver akan menyerap air

dan kotoran yang ada di dalam refrigeran.

f. Blower sentrifugal

Gambar 3.9 Blower AC Portable 1/2 PK Merek Chang hong [6]

Blower AC Portable 1/2 PK Merek Chang hong dengan spesifikasi sbb :

Motor tipe : ferrite

Kipas tipe : siroco

Power supply : 220 V- 240V 50 Hz

Tegangan : 16 W 0.26 A

g. Control Unit

Gambar 3.10 Control unit AC Portable 1/2 PK Merek Chang hong [6]

h. Termometer

Gambar 3.11 Termometer AC Portable 1/2 PK Merek Chang hong [6]

Spesifikasi Termometer sbb:

Type : Digital Termometer

Series : TPM 10

i. Pressure gauge low and high pressure

Gambar 3.12 Pressure gauge Low & High [6]

Pressure gauge High & low Spesifikasi sbb :

Merek : Matrix

Kapasitas tekanan : 0-500 Psi / 0-35 Kg/m3

J. Inverter

Gambar 3.13 Inverter [6]

Inverter digunakan untuk merubah putaran dari motor listrik, yaitu dengan

menaikkan atau menurunkan frekuensi listrik.

Inverter yang di gunakan dalan penelitian ini mempunyai spesifikasi sebagai

berikut :

- Type : FVR E 11

- Merk : Fuji

- Source : 3PH 200-230 V 50/60Hz 3.4A

- Output : 3PH 1kVA 200-230V 0.2- 400Hz

3.0A.

3.4. Peralatan pendukung pengujian :

a. Pompa vakum,

Gambar 3.14 Vakum [6]

Gambar 3.14 pompa vakum [6]

Pompa vacuum yang di gunakan dalan penelitian ini mempunyai

spesifikasi sebagai berikut :

- Type : 1 stage vacuum pump

- Merk : VALUE

- Model : VE180N

- Ultimate Vacuum : 150 micron

- Voltage : 230 V/50 – 60Hz

- Power : ¾ HP

- Cooling Index : 92

digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem sehingga dapat

menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Uap

yang berlebihan pada sistem dapat memperpendek umur operasi filter-dryer dan

penyumbatan khususnya pada bagian sisi tekanan.

b. Manifold Gauge

Gambar 3.15 Manifold gauge [6]

Manifold Gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran (freon)

dalam sistem pendingin AC baik pada saat pengisisan maupun pada saat

beroperasi. Yang dapat dilihat pada Manifold Gauge adalah tekanan evaporator

atau tekanan isap (suction) kompresor, dan tekanan kondensor atau tekanan

keluaran (discharge) kompresor.

Pada prinsipnya manifold gauge terdiri dari dua sisi yaitu sisi tekanan

rendah dan sisi tekanan tinggi, masing-masing dihubungkan dengan sisi isap dan

keluaran dari kompresor melalui selang penghubung (hose). Pada tiap sisi di

pasang pengukur tekanan (pressure gauge).

Pada manifold gauge dua lauan terdapat dua katup untuk mengatur aliran yaitu

katup berwarna biru pada sisi tekanan rendah dan katup berwarna merah pada sisi

tekaanan tinggi. Pada saat pengosongan refrigeran dari sistem dan proses vakum

kedua katup terbuka sehunga refrigeran dari sisi isap akan mengalir melalui

selang penghubung berwarna biru dan refrigeran dari sisi keluaran kompresor

akan melalui selang penghubung berwarna merah memasuki gauge manifold dan

keluar menuju pompa vakum melalui selang penghubung waran kuning, atau

menuju tangki penampung mesin recovery. Pengosongan bisa juga dilakukan

pada satu sisi dengan cara membuka katup pada satu sisi saja. Pengisian

dilakukan dengan cara yang sama yaitu dengan membuka katup salah satu sisi.

Sedangkan selang yang tadinya ke pompa vakum dihubungkan ke tabung

refrigeran pengisi

c.Tang Ampere

Tang Ampere atau digital clamp-on multimeter berfungsi untuk mengukur

besarnya arus (A) dan tegangan (V) pada kompresor .

Gambar 3.16 Tang Ampere [6]

Tang Ampere yang di gunakan dalan penelitian ini mempunyai spesifikasi

sebagai berikut :

- Type : digital clamp-on

- AC current : 0.01 A – 400 A

- AC voltage : 1 V – 450 V

- DC Voltage : 1 V – 600 V

- Input Impendence : 9 MΩ

- Operating Temperature : 18 °C - 28°C

- Operating Humidity : Up to 80%

- Overload Protection : 450 V AC/DC on all range

d. Las (Brander )

Fungsi untuk menambal, menyambung atau melepas sambungan pipa pada

sistem pendingin AC (sambungan menggunakan timah atau perak). Brander yang

di gunakan dalam penelitian ini adalah campuran gas LPG dan oksigen.

Gambar 3.17 Las [6]

e. Anemo meter / Air flow meter

Gambar 3.18 Manometer [6]

Manometer digunakan untuk mengetahui kecepatan angin yang di hembuskan

oleh Blower kondensor dan evaporator

f. Pemotong Pipa ( Tubing Cutter )

Gambar 3.19 Tubing Cutter [6]

Yang perlu diperhatikan dalam memotong pipa adalah jangan sampai kotorankotoran

bekas pemotongan masuk dalam sistem pendingin, karena akan merusak

mesin pendingin. Untuk memotong pipa dengan tubbing cutter, pipa dimasukan

antara roller dan cutting wheel. Tightening knob berfungsi untuk menyesuaikan

dengan diameter pipa yang dipotong.

g. Plaring Tool ( Pengembang Pipa )

Gambar 3.20 Flaring Tool [6]

Flaring tool fungsinya untuk mengembangkan ujung pipa agar dapat

disambung dengan sambungan berulir (flare fitting) Flaring tool terdiri dari 2

buah block yang disatukan dengan baut dan mur kupu-kupu (wing nut). Kedua

blok ini membentuk lubang dengan bermacam- macam ukuran pipa yang dapat

diselipkan. 3/16 " s/d 5/8 " (chamfer). Selain itu flaring tool juga mempunyai

sebuah joke yang terdiri dari kaki-kaki yang dapat diselipkan pada blok yang

mempunyai sebuah baut pada bagian atasnya dengan batang yang dapat diputar,

sedangkan pada ujung lain pada bagian bawah diberi sebuah flare cone yang

berbentuk kerucut dengan sudut 45° untuk menekan dan mengembangkan ujung

pipa..

3.5 Tool Pendukung

Tool pendukung dalam penelitian ini diantaranya adalah sebagai berikut :

- Obeng min dan plus

- Tang kombinasi

- Tang Potong

- dll

Gambar 3.21 Tool Pendukung [6]

3.6 Pelaksanaan Penelitian

Pengujian dilakukan pada sistem AC portable. Prosedur yang dilakukan

dalam pengambilan data berdasarkan variasi putaran kompresor adalah:

3.6.1 Tahap persiapan.

a. Persiapan dan pemasangan seluruh alat ukur yang digunakan dalam pengujian,

seperti: inverter, anemometer, termometer digital, termometer digital, pompa

vakum, display termometer, dan alat pendukung lainnya.

b. Kalibrasi seluruh termokopel dan alat ukur lainnya.

3.6.2 Tahap pengujian.

1. Sebelum dicharging, sistem harus divakum terlebih dahulu. Kemudian

memastikan apakah sistem mengalami kebocoran. Apabila tekanan pressure

gauge naik, maka sistem mengalami kebocoran sehingga harus dilakukan

tindakan untuk mengatasinya.

2. Mengisi pelumas kompresor kedalam sistem.

3. Mengisi refrigeran R134a sampai tekanan tertentu dan mencatat berat

refrigeran yang dimasukkan kedalam sistem.

4. Percobaan dilakukan sebanyak 3 variasi putaran kompresor setiap

refrigeran, yaitu: 2880, 2940 dan 3000 rpm.

5. Nyalakan power supply

6. Setelah beban pendinginan konstan, serta AC dirunning untuk menjalankan

sistem pengkondisian udara selama 1 jam maka AC diambil data.

7. Nyalakan inverter.

8. Mengatur frekuensi dari inverter sehingga putaran kompresor

menunjukkan 2880 rpm ,2940 rpm dan 3000 rpm.

9. Setelah itu, mencatat seluruh data temperatur ruangan, temperatur Tdb dan

Twb, kecepatan udara, tekanan dan laju aliran massa dari refrigeran.

10. Data diperoleh sebanyak 3 kali

11. Percobaan akan diulangi untuk kecepatan motor 2880 rpm

13. Mengulangi langkah (6) – (9).

14. Percobaan akan diulangi untuk kecepatan motor 2940 rpm

15. Mengulangi langkah (6) - (9).

16. Percobaan akan diulangi untuk kecepatan motor 3000 rpm

17. Mengulangi langkah (6) - (9).

18. Setelah melakukan percobaan, matikan semua power supply dan mengganti

refrigeran yang akan diuji.

Gambar 3.22 Skema penelitian dari sistem pengujian AC Portable [12]

3.7 Analisa Data

Setelah melakukan pengambilan data pada instrument penelitian

didapatkan data temperatur dan tekanan siklus refrigerant R134a pada

keadaan stabil. Data tersebut meliputi :

Temperautr setelah Evaporator ( T1 )

Temperautr setelah kompresor ( T2 )

Temperatur setelah kondensor ( T3 )

Tekanan pada titik 1 ( P1 )

Tekanan pada titik 2 ( P2 )

Tekanan pada titik 3 ( P3 )

Dengan asumsi tekanan pada titik ( P3 ) = ( P2 ) dan tekanan pada titik

( P4 ) = ( P1 )

Untuk menghitung rpm pada kompresor digunakan rumus menghitung

putaran motor atau rpm :

n = 120 x f / p

Dimana :

n = jumlah putaran ( rpm )

f = frekuensi ( Hz )

p = jumlah kutup

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan RPM Kompresor

Jenis kompresor yang terdapat pada AC Portable 1/2 PK adalah Hermetic

Rotary Compressor. Jenis kompresor ini bagian motor di tempatkan di dalam rumah

atau wadah kompresor dan rotor motor listrik menjadi satu dengan poros kompresor

sehingga RPM motor tidak bisa di ukur dengan tachometer. Maka variasi RPM motor

kompresor dari pengaturan frekensi inverter adalah sebagai berikut :

- RPM 1

Setting Frekuensi 1 (F1) : 48 Hz

Jumlah kutub ( p) : 2

RPM 1 : 120 x F1/p

: 120 x 48 Hz / 2

: 2880 rpm

- RPM 2

Setting Frekuensi 2 (F2) : 49 Hz

Jumlah kutub ( p) : 2

RPM 2 : 120 x F2/p

: 120 x 49 Hz / 2

: 2940 rpm

- RPM 3

Setting Frekuensi 2 (F3) : 50 Hz

Jumlah kutub ( p) : 2

RPM 2 : 120 x F1/p

: 120 x 50 Hz/2

: 3000 rpm

4.2 Data Penelitian

Dari analisa RPM kompresor di dapat data hasil penelitian sebagai berikut :

Tabel 4. 1 Tabel Data Temperatur dan Tekanan pada 2880 RPM

P1 P2 P3 P4 T1 T2 T3 T4 I (Arus) Voltase

Psi Psi Psi Psi C C C C A V

1 72,5 270 271 86 30 69 47,3 15,9 2,3 223

2 72,5 270 271 86 30 69 47,3 15,9 2,3 223

3 72,5 270 271 86 30 69 47,3 15,9 2,3 223

4 73 269 270 85 29,9 68 47 16 2,3 222

5 73 269 270 85 29,9 68 47 16 2,3 222

6 73 269 270 85 29,9 68 47 16 2,3 222

7 73 269 270 85 29,9 68 47 16 2,3 222

8 72,5 270 271 86 30 69 47,3 15,9 2,3 223

9 72,5 270 271 86 30 69 47,3 15,9 2,3 223

10 72,5 270 271 86 30 69 47,3 15,9 2,3 223

Rata-Rata 72,7 269,6 270,6 85,6 29,96 68,6 47,18 15,94 2,3 222,6

(kPa) 501,252 1858,838 1865,733 590,1949

Tabel 4.2 Tabel Data Temperatur dan Tekanan pada 2940 RPM

Tabel 4.3 Tabel Data Temperatur dan Tekanan pada 3000 RPM

P1 P2 P3 P4 T1 T2 T3 T4 I (Arus) Voltase

Psi Psi Psi Psi C C C C A V

1 72 265 260 84 29,8 67,59 46 16 2,4 220

2 72 265 260 84 29,8 67,59 46 16 2,4 220

3 72 265 260 84 29,8 67,59 46 16 2,4 220

4 71,5 264 259 83 29,5 67,4 47 16,3 2,4 219

5 71,5 264 259 83 29,5 67,4 47 16,3 2,4 219

6 71,5 264 259 83 29,5 67,4 47 16,3 2,4 219

7 71,5 264 259 83 29,5 67,4 47 16,3 2,4 219

8 72 265 260 84 29,8 67,59 46 16 2,4 220

9 72 265 260 84 29,8 67,59 46 16 2,4 220

10 72 265 260 84 29,8 67,59 46 16 2,4 220

Rata-Rata 71,8 264,6 259,6 83,6 29,68 67,514 46,4 16,12 2,4 219,6

(kPa) 495,0466 1824,364 1789,89 576,4053

P1 P2 P3 P4 T1 T2 T3 T4 I (Arus) Voltase

Psi Psi Psi Psi C C C C A V

1 70 261 252,99 59,83 21 65,2 46,1 16,5 2,5 212

2 70 261 252,99 59,83 21 65,2 46,1 16,5 2,5 212

3 70 261 252,99 59,83 21 65,2 46,1 16,5 2,5 212

4 71 261,5 253 59,93 23 66 47 17,5 2,5 213

5 71 261,5 253 59,93 23 66 47 17,5 2,5 213

6 71 261,5 253 59,93 23 66 47 17,5 2,5 213

7 71 261,5 253 59,93 23 66 47 17,5 2,5 213

8 70 261 252,99 59,83 21 65,2 46,1 16,5 2,5 212

9 70 261 252,99 59,83 21 65,2 46,1 16,5 2,5 212

10 70 261 252,99 59,83 21 65,2 46,1 16,5 2,5 212

Rata-Rata 70,4 261,2 252,994 59,87 21,8 65,52 46,46 16,9 2,5 212,4

(kPa) 485,394 1800,922 1744,343 412,7917

KET: Tabel 4.1

Pressure di turunkan dengan cara mengurangi refrigerant, maka ampere akan

ikut turun dan temperatur pun ikut berubah.

KET: Tabel 4.2

Keadaan AC normal.

KET: Tabel 4.3

Pressure di naikan dengan cara menambah refrigerant, maka ampere akan ikut

naik dan berpengaruh terhadap temperture dan presure.

4.3 Data Enthalpy

Data hasil pencatatan berupa tekanan dan temperatur pada RPM 1,2 dan 3

selanjutnya diplot pada diagram P-h k refrigeran R-134a untuk mencari enthalpy pada

masing-masing titik. Data tersebut meliputi temperatur setelah Evaporator (T1),

temperatur setelah Kompresor (T2), temperature setelah kondensor (T3), Tekanan

pada titik 1 (P1), tekanan pada titik 2 (P2), tekanan pada titik 3 (P3) diasumsikan

sama dengan (P2), dan tekanan titik 4 (P4) diasumsikan sama dengan (P1).

Dari pembacaaan ini diketahui besarnya harga entalpi pada setiap titik yaitu :

h1, h2,h3,h4 (kJ/kg).

Tabel 4.4 Data Perhitungan Enthalpy

No RPM

h1 h2 h3 h4

(kJ/kg ) (kJ/kg ) (kJ/kg ) (kJ/kg )

1 2880 407,67 430,8 295,19 295,19

2 2940 407,45 430,8 292,27 292,27

3 3000 407,19 430,8 290,39 290,39

Harga enthalpi ini selanjutnya sebagai dasar untuk menghitung Laju aliran

massa refrigerant,efek refrigerasi, kerja kompresi, dan koefisien prestasi.

4.4 Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran

Menghitung laju aliran masa refrigerant (mref) di gunakan rumus berikut :

- Pada RPM 1 = 2880 RPM

mref =

( ) 2 1 h h



2 1

cos

h h

V I



  

(kg/s)

= 222,6 V x 2,3 A x 0.8

(430,8 kj/kg – 407,67 kj/kg)

= 18,34 kg/s

- Pada RPM 2 =2940 RPM

mref =

( ) 2 1 h h



2 1

cos

h h

V I



  

(kg/s)

= 219,6 V x 2.4 A x 0.8

(430,8 kj/kg – 407,45 kj/kg)

= 18,05 kg/s

- Pada RPM 3=3000 RPM

mref =

( ) 2 1 h h



2 1

cos

h h

V I



  

(Kg/s)

= 212,4 V x 2,5 A x 0.8

(430,8 kj/kg – 407,19 kj/kg)

= 17,99 kg/s

4.5 Perhitungan Kapasitas kompresor ( Qkomp)

Untuk menghitung kapasitas kompresor (Qkomp) di gunakan rumus:

- Pada RPM 1 = 2880 RPM

Q comp = mref  ( h2 – h1 )

= 18,34 kg/s x ( 430,8 kj/kg – 407,67 kj/kg )

= 424,2 kj/s

- Pada RPM 2 = 2940 RPM

Q comp = mref  ( h2 – h1 )

= 18,05 kg/s x ( 430,8 kj/kg – 407,45 kj/kg )

= 421,46 kj/s

- Pada RPM 3 = 3000 RPM

Q comp = mref  ( h2 – h1 )

= 17,99 kg/s x ( 430,8 kj/kg – 407,19 kj/kg )

= 410,35 kj/s

4.6 Perhitungan Kapasitas Kondensor ( Qkond)

Untuk menghitung kapasitas kondensor (Qkond) di gunakan rumus :

- Pada RPM 1 = 2880 RPM

Q cond = mref  ( h2 – h3 )

= 424,2 kg/s x ( 430,8 kj/kg – 295,19 kj/kg )

= 57525,76 kj/s

- Pada RPM 2 = 2940 RPM

Q cond = mref  ( h2 – h3 )

= 421,46 kg/s x ( 430,8 kj/kg – 292,27 kj/kg )

= 58384,85 kj/s

- Pada RPM 3 = 3000 RPM

Q cond = mref  ( h2 – h3 )

= 410,35 kg/s x ( 430,8 kj/kg – 290,39 kj/kg )

= 57617,24 kj/s

4.7 Perhitungan Laju aliran kalor pendingin ( Qevap)

Untuk menghitung kapasitas kondensor (Qevap) di gunakan rumus :

- Pada RPM 1 = 2880 RPM

Qevap = mref  ( h1 – h4 )

= 424,2 kg/s x ( 407,67 kj/kg – 295,19 kj/kg )

= 47714,59 kj/s

- Pada RPM 2 = 2940 RPM

Qevap = mref  ( h1 – h4 )

= 421,46 kg/s x ( 407,45 kj/kg – 292,27 kj/kg )

= 48543,76 kj/s

- Pada RPM 3 = 3000 RPM

Qevap = mref  ( h1 – h4 )

= 410,35 kg/s x ( 407,19 kj/kg – 290,39 kj/kg)

= 47928,88 kj/s

4.8 Menghitung Coefficient of Performance (COP)

Koefisien prestasi adalah perbandingan antara kalor yang diperlukan untuk

mempertahankan temperatur ruangan yang diinginkan dengan kerja yang dilakukan

oleh kompresor. Koefisien prestasi merupakan suatu bentuk penilaian dari mesin

refrigerasi, semakin besar harga koefisien prestasi suatu mesin refrigerasi maka akan

semakin baik kerja mesin tersebut. Untuk menghitung Coefficient of Performance

(COP) di gunakan rumus berikut :

- Pada RPM 1 = 2880 RPM

CO P =

2 1

1 4

h h



Qcomp

Qevap

23,13

112,48

kj s

= 4,86

- Pada RPM 2 = 2940 RPM

CO P =

2 1

1 4

h h



Qcomp

Qevap

23,35

115,18

kj s

= 4,93

- Pada RPM 3 = 3000 RPM

CO P =

2 1

1 4

h h



Qcomp

Qevap

23,61

116,8

kj s

= 4,95

4.9 Analisa Perhitungan

Dari perhitungan data hasil penelitian, di dapat tabel data perbandingan variasi

RPM kompresor sebagai berikut:

Tabel 4.5 Data perbandingan kerja refrigasi setiap variasi RPM

NO RPM A V Mref. Qcomp Qcond Qevap COP

1 2880 2.3 222,6 18,38 242,2 57525,76 47714,59 4,86

2 2940 2.4 219,6 18,05 421,46 58384,85 48543,76 4,93

3 3000 2.5 212,4 17,99 410,35 57617,24 47928,88 4,95

Tabel 4.6 Data perbandingan suhu dan tekanan setiap variasi RPM

T1 T2 T3 T4 P1 P2 P3 P4

(°C) (°C) (°C) (°C) ( Psi ) ( Psi ) ( Psi ) ( Psi )

1 29,96 68,6 47,18 15,94 72,7 269,6 270,6 85,6

2 29,68 67,514 46,4 16,12 71,8 264,6 259,6 83,6

3 21,8 65,52 46,46 16,9 70,4 261,2 252,994 59,87

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Siklus kompresi uap dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: entalpi,

kapasitas kompresor, laju aliran masa refrigeran dan laju kalor pendingin.

Kapasitas kondensor kapasitas laju aliran kalor pendingin (kapasitas

evaporator) ditentukan oleh laju aliran massa refrigeran. Semakin besar laju

aliran massa refrigeran maka semakin besar pula kapasitas kondensor dan

evaporator.

2. Berubahnya harga kecepatan putar poros kompresor (rpm) berpengaruh suhu

dan tekanan pada system refrigasi.

3. Berubahnya harga kecepatan putar poros kompresor (rpm) tidak banyak

berpengaruh terhadap dampak refrigerasi. Semakin tinggi kecepatan putar

poros kompresor menyebabkan besarnya nilai COP, nilai hasil penelitihan

dari RPM 2880 menghasilkan COP = 5,59 RPM 2940 menghasilkan COP =

5,6 dan RPM 3000 menghasilkan COP = 5,69. Karena harga COP yang

diperoleh dari penelitian yang dilakukan adalah harga COP meningkat,

seiring dengan meningkatnya harga kecepatan putar poros kompresor. maka

semakin besar harga COP yang diperoleh dan waktu yang dibutuhkan dalam

mengkondisikan ruangan semakin cepat.

5.2 Saran

Dengan berhasilnya tugas akhir yang saya buat ini semoga bermanfaat bagi

pustaka Teknik Mesin Universitas Pamulang. Selain itu juga dapat digunakan sebagai

acuan untuk melakukan praktikum teknik pendingin sehingga mahasiswa benar-benar

memahami dengan jelas dari sistem refrigerasi. Dengan semakain paham sistem

refrigerasi ini maka diharapkan lulusan mahasiswa teknik pendingin dapat

mengaplikasikannya didalam kehidupan masyarakat atau dunia industri dan

perusahaan.

Selain hal di atas saya juga berharap perlu adanya penelitian tentang

perancangan untuk sebagian gedung Unpam dan penelitian tentang penggunaan

media pendingin udara pada kondensor serta pengaruhnya. Selain itu yang tidak

kalah penting adalah diadakan praktek pembuatan panel beban pendingin sehingga

memudahkan dalam penentuan Cooling Load dalam ruangan dan penempatan unit

AC yang dapat dengan mudah dijangkau oleh mahasiswa.

DAFTAR PUSTAKA

Radar Cilacap

ANALISA PENGARUH RPM KOMPRESOR TERHADAP TEKANAN DAN SUHU PADA AC