Mahendra (mc n 407)

LAPORAN PENELITIAN

ANALISA PERBANDINGAN KINERJA MESIN PENDINGIN AIR CONDITIONER KAPASITAS 2 HP MENGGUNAKAN

REFRIGERAN R22, R290 DAN R407C

Oleh :

Mahendra, ST., MT.

Muhammad Adrian, ST., MM.

Ozkar Firdaus Homzah, ST., MT., M.Sc.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA

POLITEKNIK SEKAYU

2014

i

HALAMAN PENGESAHAN

Judul Penelitian : Analisa Perbandingan Kinerja Mesin Pendingin Air Conditioner Kapasitas 2 HP Menggunakan Refrigeran R22, R290 dan R407C

1. Bidang Ilmu : Konversi Energi2. Pengusul :

a. Nama Lengkap : Mahendra, S.T., M.Tb. Jenis Kelamin : Laki-Lakic. NIDN : 0205018601d. Disiplin Ilmu : Energi/Refrigerasie. Jabatan Fungsional : Dosen Tetap Yayasan Politeknik Sekayuf. Program Studi : Teknik Pendingin dan Tata Udarag. Alamat Institusi : Jl. Kol Wahid Udin,Lingk. I Kayuara Sekayuh. Telpon/Faks/E-mail : 0714321099i. Alamat Rumah : Jl. Kol. Wahid Udin Lk. IV Sekayuj. Telpon/Faks/E-mail : 081273414515

3. Jumlah Anggota : 2 Oranga. Nama Anggota I : Muhammad Adrian, S.T., M.M.b. Nama Anggota II : Ozkar Firdaus Homzah, S.T.,M.T.,M.Eng.

4. Lokasi Kegiatan : Politeknik Sekayu5. Jumlah Biaya yang diusulkan : Rp. 5.300.000

Sekayu, 18 Agustus 2014 Menyetujui, PengusulKetua Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara

H.Muhammad Adrian, S.T., M.M Mahendra, S.T.,M.T

Mengetahui,Direktur Politeknik Sekayu

Hj. Murwani Ujihanti

ii

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................iii

ABSTRAK.......................................................................................................v

ABSTRACT......................................................................................................vi

KATA PENGANTAR ...................................................................................vii

DAFTAR ISI ..................................................................................................ix

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah .....................................................................3

1.3 Batasan Masalah ..........................................................................3

1.4 Tujuan Penelitian..........................................................................3

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1Teori Refrigerasi............................................................................5

2.2 Komponen Mesin Refrigerasi Kompresi Uap .............................5

2.3 Refrigeran ....................................................................................8

2.4 Retrofitting Atau Penggantian Refrigeran dari Refrigeran R22 ke

Refrigeran R290 (MC22). ..........................................................13

2.5 Parameter – Parameter Prestasi Mesin Kompresi Uap.................16

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Metodelogi Penelitian ..................................................................20

3.2 Bahan Penelitian...........................................................................20

iii

3.3 Alat Penelitian..............................................................................20

3.4 Jadwal Penelitian..........................................................................21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data hasil Pengujian Menggunakan Refrigeran R22 ..................23

4.2 Data hasil Pengujian Menggunakan Refrigeran R290.................31

4.3 Data hasil Pengujian Menggunakan Refrigeran R407C...............39

4.4 Analisa dan Pembahasan..............................................................47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ..................................................................................50

5.2 Saran.............................................................................................50

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iv

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan atas ke-hadirat Allah SWT,

Karena berkat rahmat dan karunia-NYA penulis dapat menyelesaikan Laporan

Akhir ini yang diberi judul “Analisa Perbandingan Kinerja Mesin Pendingin Air

Conditioner Kapasitas 2 HP Menggunakan Refrigeran R22, R290 Dan R407C”,

membahas Kinerja mesin air conditioner antara refrigeran R22, R290 dan

R407C, serta komponen-komponen refrigerasi.

Penulis menyadari dalam penulisan Penelitian ini masih banyak

kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun guna perbaikan Laporan Akhir ini di masa yang akan datang. Besar

harapan penulis agar Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri dan

juga bagi para pembaca.

Sekayu, November 2014

Penulis

v

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan kebijakan global dibidang lingkungan mendorong teknologi

di bidang refrigeran untuk menggunakan bahan-bahan yang ramah lingkungan

dan hemat energi. Implementasinya dari sisi refrigeran dilakukan dengan

pergantian jenis refrigeran dari jenis R-22 (HCFC) ke jenis yang lebih ramah

lingkungan diantaranya R290 (Propana) dan R407C (HFC). Sedangkan dari sisi

perangkat kerasnya untuk mendapatkan penghematan pemakaian listrik

berkembang jenis inverter yang sebagian besar menggunakan refrigeran R410A.

Setelah periode CFCs, R22 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 ini, termasuk juga refrigeran jenis

HCFCs lainnya, dijadwalkan untuk dihapuskan pada tahun 2030 (untuk negara

maju), namun beberapa negara Eropa telah mencanangkan jadwal yang lebih

progresif, misalnya Swedia telah melarang penggunaan R22 dan HCFCs lainnya

pada mesin refrigerasi baru sejak tahun 1998, sedangkan Denmark dan Jerman

mengijinkan penggunaan HCFCs pada mesin-mesin baru hanya hingga 31

Desember 1999 (Indrayono, 2006).

Protokol Montreal memaksa para 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. Banyak kalangan menyebutkan bahwa Protokol Montreal adalah salah satu

perjanjian internasional di bidang lingkungan yang paling berhasil diterapkan.

Saat ini, HCFCs (yang pada dasarnya merupakan pengganti transisional untuk

CFCs) telah memiliki 2 kandidat pengganti, yakni R410A (campuran dengan sifat

mendekati zeotrop) dan R407C (campuran azeotrop). Hidrokarbon Propana

(R290) juga berpotensi menjadi pengganti R22. R407C merupakan campuran

antara R32/125/132a dengan komposisi 23/25/52, sedangkan R410A adalah

1

campuran R32/125 dengan komposisi 50/50. Saat ini, beberapa perusahaan

terkemuka di bidang refrigerasi dan pengkonsian udara telah menggunakan

R410A dalam produk mereka. (Indrayono, 2006)

Refrigeran hidrokarbon memiliki keunggulan dibandingkan refrigeran

sintetik, selain ramah lingkungan juga baik dari segi sifat fisika, termodinamika

dan dapat memberikan penghematan listrik. Penggunaan refrigeran hidrokarbon

sebagai pengganti R-22 sudah demikian berkembang karena penggantian tersebut

tidak memerlukan penggantian komponen dan tidak ada penggantian pelumas

pada kompresor. Namun, disatu sisi refrigeran hidrokarbon memiliki sisi

kelemahan dalam keamanan yaitu mudah terbakar. Hal ini menjadi penghambat

perkembangan hidrokarbon di Indonesia karena menjadi momok yang

menakutkan bagi konsumen dan teknisi yang kurang pemahaman akan

hidrokarbon dan perlakuannya. R407C yang merupakan refrigeran campuran dari

jenis HFC, ramah lingkungan seperti refrigeran hidrokarbon. Retrofit dari R22 ke

R407C juga memiliki kendala yaitu diharuskannya melakukan pergantian

pelumas, dimana R22 lebih menggunakan pelumas sintetik yang larut dengan

refrigeran, sedangkan R407C mengunakan pelumas mineral dari jenis ester.

R410A yang juga diproyeksikan sebagai pengganti R22 memiliki perbedaan

temperatur dan tekanan kerja yang significan terhadap R22. Hal ini akan

berpengaruh kepada beratnya kerja kompresor yang berarti besarnya konsumsi

energi. (ASHRAE, 2006)

Penelitian yang dilakukan disini dengan tujuan untuk mengetahui sejauh

mana kinerja mesin yang mengunakan refrigeran R22, R290 dan R407C sebagai

bahan perbandingan dalam upaya penghematan energi dan penyelamatan

lingkungan dimasa depan. Pada Penelitian ini penulis akan mengambil topik

pembahasan mengenai Analisa Perbandingan Kinerja Pada Mesin Pendingin (Air

Conditioner) Kapasitas 2 HP Menggunakan Refrigeran R22, R290 dan R407C.

2

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan Uraian diatas maka masalah utama yang akan mendasari

penelitian ini meliputi:

1. Bagaimana pengaruh penggantian (retrofit) refrigeran pada mesin pendingin

menggunakan R22, R290 dan R407C terhadap Coefficient Of Performance

(COP).

2. Bagaimana pengaruh penggantian (retrofit) refrigeran pada mesin pendingin

menggunakan R22, R290 dan R407C terhadap Konsumsi Arus listrik di

kompresor.

1.3. Batasan Masalah

Penulisan laporan akhir “Analisa Perbandingan kinerja Pada Mesin

Pendingin (Air Conditioner) Kapasitas 2 HP Menggunakan Refrigeran R22,

R290 dan R407C” ini memiliki batasan masalah sebagai berikut :

1. Pengukuran dilakukan pada satu sistem yang sama.

2. Pengaruh lingkungan diabaikan.

3. Menganalisa prestasi kerja atau kinerja dari mesin pendingin AC

dengan refrigeran R22, R290 dan 407C.

1.4 . Tujuan Penelitian

Adapan Tujuan Dalam Penelitian ini adalah:

1. Untuk menganalisa pengaruh penggantian (retrofit) refrigeran pada mesin

pendingin menggunakan R22, R290 dan R407C terhadap Coefficient Of

Performance (COP).

2. Untuk mendapatkan pengaruh penggantian (retrofit) refrigeran pada mesin

pendingin menggunakan R22, R290 dan R407C terhadap Konsumsi Arus

listrik di kompresor.

3

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat Dalam Penelitian ini Meliputi:

1. Bagi pendidikan

Hasil dari penelitian diharapkan dapat menambah pengetahuan dan literatur

keilmuan terkait dengan Studi Analisa Perbandingan kinerja Pada Mesin

Pendingin (Air Conditioner) Kapasitas 2 HP Menggunakan Refrigeran R22,

R290 dan R407C.

2. Bagi Profesi

Meningkatkan keilmuan bagi profesi sebagai tenaga Pengajar terutama dalam

ruang lingkup Konversi energi dalam bidang keilmuan Refrigerasi.

3. Bagi Tempat Penelitian

Memberikan gambaran tentang hubungan antara Pengaruh penggantian

(retrofit) refrigeran pada mesin pendingin menggunakan R22, R290 dan R407C

sehingga dapat dipergunakan sebagai dasar penelitian dan pengaplikasi ilmu yang

terkait.

4. Bagi Peneliti

Memberikan wawasan, pengetahuan dan pengalaman dalam melakukan

penelitian terutama dalam bidang refrigerasi.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teori Refrigerasi

Refrigerasi adalah suatu usaha untuk mencapai sistem atau memperoleh dan

menjaga temperatur lebih rendah dari temperatur atmosfer. Mesin Refrigerasi

merupakan sebuah mekanisme berupa siklus yang mengambil energi (termal) dari

daerah bertemperatur rendah dan dibuang ke daerah bertemperatur lingkungan

atau yang lebih tinggi maka diperlukan energi untuk menjalankan siklus

refrigerasi (Rasta, 2010). seperti terlihat pada Gambar 2.1:

Gambar 2.1 Skema siklus refrigerasi kompresi uap

2.1.1.Jenis – Jenis Refrigerasi Air Conditioning

Ada dua prinsip jenis plant refrigerasi yang diaplikasikan di industri yaitu

Refrigerasi Kompresi Uap /Vapour Compression Refrigeration (VCR) dan

Refrigerasi Penyerap Uap/Vapour Absorption Refrigeration (VAR). VCR

menggunakan energi mekanis sebagai energi penggerak untuk refrigerasinya,

sedangkan VAR menggunakan energi panas sebagai energi penggerak

refrigerasinya (Arora, 2009).

5

2.2. Komponen Mesin Refrigerasi Kompresi Uap

Komponen utama dari sistem refrigerasi siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor, alat ekspansi, kondensor dan evaporator. Disamping komponen utama

terdapat komponen tambahan seperti; strainer/filter dryer, pemisah oli, fan motor

dan chek valve.

2.2.1. Kompresor

Kompresor adalah bagian yang terpenting dari mesin refrigerasi. Pada

tubuh manusia, kompresor dapat diumpamakan sebagai jantung yang memompa

darah ke seluruh tubuh kita. Dalam mesin refrigerasi, kompresor menekan

refrigeran ke semua bagian dari sistem. Kompresor ini bekerja membuat

perbedaan tekanan sehingga refrigeran dapat mengalir dari satu bagian ke bagian

lainnya dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi

dan sisi tekanan rendah maka refrigeran cair dapat mengalir melalui alat pengatur

refrigeran (alat ekspansi) ke evaporator. Tekanan gas di evaporator pada siklus

kompresi uap harus lebih tinggi dari pada tekanan gas didalam saluran hisap, agar

gas dingin dari evaporator dapat mengalir melalui saluran isap kompresor. Gas

dingin tersebut di dalam kompresor hermetic berguna untuk mendinginkan

kumparan motor listrik dan minyak pelumas kompresor. Kompresor pada sistem

refrigerasi berguna untuk :

1. Menurunkan tekanan di evaporator sehingga refrigeran cair di evaporator

dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap panas lebih

banyak dari ruangan di dekat evaporator.

2. Menghisap refrigeran gas dari evaporator pada suhu dan tekanan rendah lalu

memanfatkan gas tersebut sehingga menjadi gas bertekanan dan bersuhu

tinggi. Kemudian mengalirkannya ke kondensor hingga gas tersebut berubah

fase menjadi cair (pengembunan) dengan melepaskan panas refrigeran ke

lingkungan atau kepada zat yang mendinginkan kondensor.

(Jones & Stoecker, 1989)

6

2.2.2. Kondensor

Kondensor merupakan pesawat penukar kalor yang berfungsi untuk

mengembunkan uap refrigeran yang mengalir dari kompresor. Untuk

mengembunkan uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi (yang

keluar dari kompresor) diperlukan usaha untuk melepaskan kalor sebanyak kalor

laten pengembunan dengan cara mendinginkan uap refrigeran tersebut. Jumlah

kalor yang dilepaskan pada kondensor sama dengan jumlah kalor yang diserap

refrigeran di dalam evaporator ditambah kalor yang ekivalen dengan energi yang

diperlukan untuk melakukan kerja kompresi dalam kompresor.

Ditinjau dari media yang digunakan untuk mendinginkan kondensor, maka

kondensor dapat dibagi menjadi :

a. Kondensor dengan pendinginan air (Water cooled condensor)

b. Kondensor dengan pendinginan udara (Air cooled condensor)

c. Kondensor dengan pendinginan air dan udara (Evaporative condensor)

2.2.3. Pipa Kapiler

Pipa kapiler juga disebut impedan V tube, chore tube, capillary tube dan

lain sebagainya. Adapun guna dari pipa kapiler adalah :

a. Menurunkan tekanan refrigeran berfasa cair yang mengalir di dalam pipa

tersebut.

b. Mengontrol atau mengatur jumlah refrigeran cair yang mengalir dari sisi

tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.

Pipa kapiler banyak sekali macam dan ukurannya, dan dimensi yang

diukur yaitu diameter dalam, lain dengan pipa tembaga, yang diukur adalah

diameter luarnya. Pipa kapiler menghubungkan sisi tekanan tinggi dengan sisi

tekanan rendah atau antara saringan dengan evaporator dan pada bagian

tengahnya mungkin dilewatkan pada pipa hisap dan disolder. Bagian yang

disolder ini dinamakan heat exchanger.

7

2.3. Refrigeran

Refrigeran merupakan suatu media pendingin yang dapat berfungsi untuk

menyerap kalor dari lingkungan atau untuk melepaskan kalor ke lingkungan.

Sifat-sifat fisik termodinamika refrigeran yang digunakan dalam sistem refrigerasi

perlu diperhatikan agar sistem dapat bekerja dengan aman dan ekonomis. Calm

(2002) membagi perkembangan refrigeran dalam 3 periode: Periode pertama,

1830-an hingga 1930-an, dengan kriteria refrigeran "apa pun yang bekerja di

dalam mesin refrigerasi". Refrigeran yang digunakan dalam periode ini adalah

ether, CO2, NH3, SO2, hidrokarbon, H2O, CCl4, CHCs. Periode ke-dua, 1930-an

hingga 1990-an menggunakan kriteria refrigeran: aman dan tahan lama (durable).

Refrigeran pada periode ini adalah CFCs (Chloro Fluoro Carbons), HCFCs

(Hydro Chloro Fluoro Carbons), HFCs (Hydro Fluoro Carbons), NH3, H2O.

Periode ke-tiga, setelah 1990-an, dengan kriteria refrigeran "ramah lingkungan".

Refrigeran pada periode ini adalah HCFCs, NH3, HFCs, H2O, CO2.

Perkembangan mutakhir di bidang refrigeran utamanya didorong oleh dua

masalah lingkungan, yakni lubang ozon dan pemanasan global. Sifat merusak

ozon yang dimiliki oleh refrigeran utama yang digunakan pada periode ke-dua,

yakni CFC, dikemukakan oleh Molina dan Rowland (1974) yang kemudian

didukung oleh data pengukuran lapangan. Setelah keberadaan lubang ozon di

lapisan atmosfir diverifikasi secara saintifik, perjanjian internasional untuk

mengatur dan melarang penggunaan zat-zat perusak ozon disepakati pada 1987

yang terkenal dengan sebutan Protokol Montreal. CFCs dan HCFCs merupakan

dua refrigeran utama yang dijadwalkan untuk dihapuskan masing-masing pada

tahun 1996 dan 2030 untuk negara-negara maju (United Nation Environment

Programme, 2000). Sedangkan untuk negara-negara berkembang, kedua

refrigeran utama tersebut masing-masing dijadwalkan untuk dihapus (phased-out)

pada tahun 2010 (CFCs) dan 2040 (HCFCs). Pada tahun 1997, Protokol Kyoto

mengatur pembatasan dan pengurangan gas-gas penyebab rumah kaca, termasuk

HFCs (UNDP-KLH, 2008).

8

2.3.1. Refrigeran R22

Setelah periode CFCs, R22 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. Pemakaian refrigeran R22 teruutama untuk air

conditioning yang sedang dan kecil, juga dipakai untuk freezer, cold strorage,

display cases dan banyak lagi pada pemakaian sistem refrigerasi suhu rendah.

Titik didih -14,4 F (-40,8 ºC) pada 1 atmosfir. Tekanan penguapan 28,3 psig pada

5 F dan tekanan kondensasi 158,2 psig pada 86 F. Kalor laten uap 100,6 Btu/lb

pada titik didih. (ASHRAE, 2006)

Mula-mula diperkenalkan pada tahun 1936 dikembangkan untuk pemakaian

pada suhu rendah, lalu kemudian banyak dipakai pada packaged air conditioner.

R-22 mempunyai tekanan dan suhu kerja yang lebih tinggi daripada R-12, maka

jika memakai kondensor dengan pendingin udara ukurannya harus disesuaikan

jangan terlalu kecil. Untuk kapasitas yang sama R-22 dibandingkan R-12

memerlukan pergerakan torak (piston displacement) yang lebih kecil, maka

bentuk kompresor juga kecil sehingga dapat ditempatkan dalam ruang yang

terbatas. Ini adalah keuntungan dari R-22, maka sangat sesuai untuk dipakai pada

packaged room air conditioner.

Gambar 2.2 Refrigeran R22

Keuntungan R-22 terhadap R-12 :

a. Untuk pergerakan torak yang sama, kapasitasnya 60% lebih besar

9

b. Untuk kapasitas yang sama, untuk kompresor lebih kecil. Pipa-pipa yang

dipakai juga lebih kecil ukurannya.

c. Pada suhu di evaporator antara -30 ºC s/d -40 ºC, tekanan R-22 lebih dari 1

atmosfir, sedangkan tekanan R-12 kurang dari 1 atmosfir.

R-22 tidak korosif terhadap banyak logam yang dipakai pada sistem

refrgerasi dan air conditioning seperti : besi, tembaga, aluminium, kuningan, baja

tak berkarat, las perak, timah solder, babit dan lain-lain. Minyak pelumas dengan

R-22 pada bagian tekanan tinggi dapat bercampur dengan baik, tetapi pada bagian

tekanan rendah, terutama di evaporator minyak lalu memisah. Suhu dimana

minyak pelumas memisah tergantung dari macam minyak pelumas yang dipakai

dan jumlah minyak pelumas yang bercampur dengan R-22. minyak pelumas mulai

memisah pada suhu 16 F (-8,9 ºC). Pada pemakaian suhu rendah, harus

ditambahkan pemisah minyak (oil separator) untuk mengembalikan minyak

pelumas ke kompresor. Pada evaporator yang direncanakan dengan baik, tidak

akan terjadi kesukaran untuk mengembalikan minyak pelumas dari evaporator ke

kompresor. R-22 mempunyai kemampuan menyerap air tiga kali lebih besar

daripada R-12. Jarang sekali terjadi pembekuan air di evaporator pada sistem yang

memakai R-22. sebetulnya ini bukan merupakan keuntungan, karena di dalam

sistem harus bersih dari uap air dan air. Kebocoran dapat dicari dengan halide

leak detector, air sabun dan lain-lain.

Meski refrigeran ini termasuk juga refrigeran jenis HCFCs lainnya,

dijadwalkan untuk dihapuskan pada tahun 2030 (untuk negara maju), namun

beberapa negara Eropa telah mencanangkan jadwal yang lebih progresif, misalnya

Swedia telah melarang penggunaan R22 dan HCFCs lainnya pada mesin

refrigerasi baru sejak tahun 1998, sedangkan Denmark dan Jerman mengijinkan

penggunaan HCFCs pada mesin-mesin baru hanya hingga 31 Desember 1999

(Indrayono, 2006).

10

2.3.2. Refrigeran R290

Refrigeran R290 (propana) adalah bahan pendingin alami jenis hidrokarbon

yang ramah lingkungan yang merupakan alternatif pengganti refrigeran

buatan dan memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan bahan pendingin

Freon yang digantikannya.

Kelebihan propana jika dibandingkan dengan bahan pendingin sintetik,

antara lain (Pertamina, 2014) :

1. Menghemat pemakaian listrik/bahan bakar hingga 30%.

2. Tidak perlu penggantian/penambahan komponen pada Mesin AC atau mesin

pendingin lain.

3. Memberikan efek pendinginan lebih baik.

4. Meringankan kerja kompresor, sehingga umur pemakaian kompresor AC

atau mesin pendingin menjadi lebih panjang.

5. Tidak memerlukan penggantian/penambahan komponen.

6. Tidak merusak AC atau Mesin pendingin

7. Ramah lingkungan, karena tidak merusak lapisan Ozon dan tidak

menimbulkan Effek Rumah Kaca/Pemanasan Global.

Kelebihan-kelebihan dari refrigeran propana tersebut disebabkan oleh sifat

Fisika dan Thermodinamikanya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Freon.

Namun secara umum dapat dikemukakan, bahwa recovery/Konversi Freon dengan

R290 dapat menurunkan pemakaian tenaga listrik yang cukup signifikan, sehingga

dapat memberikan keuntungan finansial yang tidak sedikit bagi pemilik Mesin

AC, berupa :

1. Penurunan biaya listrik, sehingga biaya konversi yang dikeluarkan akan

kembali dalam waktu yang relative singkat dari dana penghematan Biaya

Listrik yang diperoleh setiap bulan, sehingga Perusahaan praktis tidak

mengeluarkan anggaran biaya tambahan ( Return of Investment berkisar

antara 2 bulan s/d 8 bulan, tergantung dari durasi pemakaian setiap unit

AC-nya ).

2. Mengurangi Maintenance Cost

3. Memperpanjang Replacement Cost, dll.

11

Gambar 2.3 Refrigeran MC22 (R290)

Adapun sifat refrigeran yang baik adalah :

1. Tekanan penguapannya harus cukup tinggi, untuk menghindari

kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunya efisiensi

volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.

2. Tekanan pengembunan yang rendah sehingga perbandingan kompresinya

rendah dan penurunan prestasi kompresor dapat dihindari.

3. Kalor laten penguapan harus tinggi agar panas yang diserap oleh

evaporator lebih besar jumlahnya, sehingga untuk kapasitas yang sama,

jumlah refrigeran yang dibutuhkan semakin sedikit.

4. Koefisien prestasi harus tinggi, ini merupakan parameter yang penting

untuk menentukan biaya operasi.

5. Konduktifitas thermal yang tinggi untuk menentukan karakteristik

perpindahan panas.

6. Viskositas yang rendah dalam fasa cair atau gas. Dengan turunnya tahanan

aliran refrigeran dalam pipa kerugian tekanannya akan berkurang.

7. Konstata dielektrik yang kecil, tahanan listrik yang besar serta tidak

menyebabkan korosi pada material isolasi listrik.

8. Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang

digunakan sehingga tidak menyebabkan korosi.

9. Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau.

10. Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan meledak.

11. Dapat bercampur dengan minyak pelumas tetapi tidak merusak dan

mempengaruhinya.

12. Harganya murah dan mudah dideteksi jika terjadi kebocoran.

12

2.3.3.Refrigeran R407C

R407C merupakan campuran refrigeran HFC dirancang untuk

menggantikan R22 dalam aplikasi mesin pendingin. Banyak manufaktur peralatan

yang dirancang menggunakan refrigeran ini. R407C komposisi terdiri dari: HFC-

32 (23%), HFC-125 (25%), HFC-134a (52%). Campuran ini adalah gas yang

tidak mudah terbakar dan tidak beracun. R407C memiliki 0 ODP dan 1526

GWP. Untuk pelumas, refrigeran R407C menggunakan pelumas mineral jenis

ester. Untuk proses retrofit dari R22 ke R407C diperlukan pergantian pelumas

karena berbedanya sifat kedua jenis refrigeran ini. Pada gambar 2.4 dapat dilihat

tabung refrigeran R407C. (ASHRAE, 2006)

Gambar 2.4. Refrigeran R407C

2.4. Retrofitting Atau Penggantian Refrigeran dari Refrigeran R22 ke

Refrigeran R290 (MC22).

Petunjuk Pemakaian

1. Zat pendingin Hidrokarbon Musicool MC-22 dapat digunakan untuk

berbagai peralatan pendingin yang sebelumnya menggunakan HCFC R-22

2. Musicool MC-22 memiliki kesesuaian dengan oli yang ada dalam

kompresor.

3. Sebaiknya tabung Musicool digoyang-goyangkan sebelum digunakan

untuk mendapatkan campuran yang baik.

13

4. Pengisian ke dalam peralatan pendingin hanya diperlukan maksimum 30%

dari berat pengisian oleh HCFC R-22. Pengisian yang berlebih akan

mengakibatkan pendiginan tidak optimal

Petunjuk Penyimpanan

1. Zat pendingin Hidrokarbon Musicool memiliki sifat tidak berbau, tidak

berwarna, dan tidak beracun.

2. Simpan di tempat berventilasi dan temperatur ruang tidak melebihi 40o C.

3. Tempat penyimpanan Musicool harus kering dan bersih.

4. Hindarkan dari sumber dan percikan api

5. Tidak dibenarkan memindahkan sebagian isi Musicool ke tabung lain

untuk menghindari kontaminasi.

6. Pengisian ulang harus dilakukan oleh produsen agen Musicool.

Proses Vakum

1. Pasang manifold gauge/ Analyzer pada peralatan pendingin dengan

ketentuan sebagai berikut:

Selang warna biru dihubungkan pada niple disisi hisap (Low

pressure)

Selang warna merah dihubungkan ke niple sisi tekan (High

pressure) bila ada, bila ditutup

Slang warna kuning dihubungkan ke pompa vakum

2. Putar kran warna merah dan biru ke arah terbuka sampai maksimum (kran

di high dan low pressure).

3. Jalankan pompa vakum selama minimum 20 menit

4. Perhatikan bilamana sistem setelah divakum perlu ditambahkan oli melalui

sisi hisap. Disarankan oli yang dipakai memiliki viscositas 4 GS atau 5 GS

5. Setelah sistem divakum putar kran merah dan biru ke arah tertutup.

Petunjuk Pengisian Regrigeran Musicool

1. Ambil tabung Musicool MC-22 dan hubungkan slang warna kuning ke

tabung Musicool tersebut.

14

2. Buka (putar) kran di tabung Musicool 1/3 bagian saja (hati-hati jangan

melebihi 1/3 bagian).

3. Lakukan flushing (pembilasan), dengan cara membuka salah satu ujung

slang warna kuning yang berhubungan dengan manifold gauge, agar udara

di dalam slang warna kuning keluar, setelah itu kencangkan kembali.

4. Buka (putar) 1/3 bagian kran low pressure agar Musicool bisa masuk ke

dalam sistem pendingin. Karena Musicool masuk ke dalam sistem dalam

wujud cair maka pengisian harus dilakukan perlahan-Iahan.

5. Jalankan AC sampai tekanan di dalam sistem stabil. Sistem AC yang

bekerja dengan baik akan menunjukkan tekanan suction 60-80 Psig untuk

AC Split dan AC Window.

6. Dianjurkan pengisian menggunakan timbangan dan jumlah pengisian

maksimum 30% dari berat freon.

7. Bila low pressure di dalam sistem sudah normal, kran warna biru dan

merah ditutup dan slangnya dapat dilepas. Cek temperatur udara keluar

grill.

8. Jangan lupa stiker Musicool ditempel pada alat mesin pendingin yang

telah diisi refrigeran Musicool.

9. Dilarang merokok, hindarkan dari percikan api pada saat pengisian

Musicool dan bekerjalah dengan baik dan benar.

Petunjuk Perbaikan & Penggantian Komponen Peralatan Pendingin yang

Menggunakan Musicool.

Apabila sistem tidak dingin atau tidak berfungsi dengan baik sehingga diputuskan

untuk mengganti katup ekspansi, filter drier, kapiler atau komponen lainnya,

maka ikuti petunjuk berikut ini:

1. Bila sistem masih bertekanan, pasang manifold gauge dan buanglah

Musicool ke tempat yang berventilasi melalui suction port atau discharge

port secara perlahan-Iahan atau arahkan slang pembuangan pada tempat

yang kosong berisi air, supaya tidak terjadi pengkabutan.

15

2. Pastikan sistem pemipaan kosong dari Musicool bila memungkinkan

lakukan pemvakuman sistem sebelum melakukan perbaikan atau

penggantian komponen.

3. Bila akan memperbaiki atau membersihkan evaporator/ blower, kapiler

atau mengganti katup ekspansi maka pastikan terdapat sirkulasi udara yang

baik di dalam ruangan.

4. Apabila akan melakukan penyambungan pipa dengan pengelasan pastikan

item 1 dan item 2 sudah dilakukan dengan baik.

5. Tidak dibenarkan menampung refrigeran Musicool di dalam tabung lain

atau kondensor pada saat melakukan pengelasan lakukan pengelasan di

luar instalasi.

6. Tidak dibenarkan membuka evaporator atau blower, katup ekspansi,

kapiler atau sambungan pipa di dalam ruang pada saat sistem masih

bertekanan, hal ini untuk menghindari peningkatan konsentrasi pada suatu

tempat.

7. Dilarang merokok, hindarkan percikan api pada saat melakukan perbaikan

dan bekerjalah dengan baik dan benar.

(Pertamina, 2014)

2.5. Parameter – Parameter Prestasi Mesin Refrigerasi Kompresi Uap

Untuk menyatakan unjuk kerja dari suatu siklus kompresi uap, yang

ditinjau adalah dampak refrigerasi, laju pelepasan kalor, kerja kompresi,

Coefficient of Performance (COP) dan Performance Factor (PF) (Moran &

Shapiro, 2006), yang dapat dijelaskan dengan gambar 2.4 :

16

Gambar 2.5. Aliran Refrigran pada P-H diagram (Moran, 2006)

2.5.1. Dampak Refrigerasi (ER)

Dampak Refrigerasi (ER) adalah besarnya panas yang dapat diserap oleh

refrigeran persatuan massa. Besarnya dihitung dengan selisih entalpi refrigeran

masuk dan keluar Evaporator (Jones & Stoecker.1989). atau Dampak refrigerasi

merupakan jumlah kalor yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator untuk

setiap satu satuan massa refrigeran (Moran dan Shapiro, 2006).

ER = h1 – h4 (kJ/kg) (2.1)

2.5.2. Kerja Kompresi (Wk)

Kerja Kompresi (Wk) yang dibutuhkan pada proses kompresi uap

refrigeran di dalam kompresor besarnya sama dengan selisih Enthalpi pada proses

1 ke 2. Hubungan ini diturunkan dari “Steady flow energy equation” dengan

mengabaikan adanya perubahan energi kinetik dan energi potensial.

Jadi:

h1 + q = h2 + Wk

Oleh karena proses 1 ke 2 berlangsung secara adiabatic reversible (q = 0), maka

Wk = h1 – h2 (kJ/kg) (2.2)

Selisih enthalpi ini mempunyai harga negatif berarti bahwa kerja diberikan ke

sistim dari luar.

17

2.5.3. Panas yang dilepaskan di Kondensor (qk)

Dari kesetimbangan energi, kalor yang dilepaskan di kondensor haruslah

sama dengan jumlah efek refrigerasi dan kalor yang ekivalen dengan kerja yang

diberikan kepada refrigeran selama langkah kompresi di kompresor (Wk).

Panas yang harus dibuang dari kompresor dapat dihitung dengan menggunakan

Hukum Termodinamika 1. Laju Pendinginan di kondensor dihitung dengan

menggunakan hukum pertama dan mengetahui kondisi refrigeran R134a cairan

jenuh pada tekanan kondisi 3 (P3), maka nilai entalpi (h3) temperatur (T3) dapat

ditentukan menggunakan tabel sifat refrigeran jenuh (Uap - Cair) tabel tekanan

(Moran dan Shapiro, 2006).

qk = h2 – h3 (kJ/kg) (2.3)

dimana:

h2 = Enthalpy uap refrigeran pada masukan kondensor

h3 = Enthalpy cairan refrigeran pada keluaran kondensor

2.5.4. Kinerja Mesin / Coefficient Of Performance (COP)

Coefficient of Performance (COP) adalah suatu koefisien yang besarnya

sama dengan efek refrigerasi (ER) dibagi dengan kerja kompresi (Wk)

COP = (ER)/ (Wk) = h1−h4

h2−h1(2.4)

Koefisien prestasi ini identik dengan efisiensi pada motor bakar. Makin tinggi

harga COP nya, maka akan semakin baik sistem refrigerasi tersebut. Harga COP

ini biasanya lebih besar dari pada satu (1).

2.5.5. Faktor Prestasi / Perfomance Factor (PF)

Kerja bermanfaat pada mesin ini yaitu pada proses pelepasan panas di

kondensor dan dinyatakan dengan Performance Factor (PF). Indeks prestasi ini

didefinisikan sebagai kerja bemanfaat yang diinginkan dibagi dengan masukan

kerja (Moran dan Shapiro, 2006).

18

PF = KerjabermanfaatKerja Input

=Qout

W k=

h2−h3

h2−h1(2.5)

Atau

PF=Qk

W k

Panas bermanfaat (Qk) pada siklus mesin ini yaitu proses pelepasan panas

dari refrigeran ke lingkungan dikondensor. Masukan kerja (Wk) yaitu proses

kompresi di kompresor yang menyebabkan terjadinya kenaikan temperatur dan

tekanan refrigeran (Jones & Stoecker, 1989).

19

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian

Metode Penelitian ini dapat dijabarkan sebagai berikut:

1. Metode Litelatur yaitu dengan mempelajari literatur dari jurnal Ilmiah baik

nasional maupun internasional sebagai bahan informasi untuk menyelesaikan

penelitian.

2. Metode Observasi Langsung yaitu dengan cara meneliti langsung alat yang

digunakan untuk mendapatkan data data yang diperlukan.

3.2. Bahan Penelitian

Bahan Untuk Penelitian ini menggunakan :

Refrigeran R22 (HCFC), R290 (propana/MC22) dan R407C (HFC/blend) sebagai

Fluida Kerja Sistem.

3.3. Alat Penelitian

Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah Mesin Trainer AC Split

kapasitas 2 HP.

Gambar 3.1. Instalasi Pengujian Mesin Pendingin

20

Gambar 3.1 menunjukan tata letak sistem pemipaan dan pengoperasian

sudut sudut kabin untuk meresirkulasi udara serta sistem sensor untuk membantu

pengambilan data, sudut kabin resirkulasi udara dapat diatur sesuai dengan setting

yang diinginkan.

3.3.1. Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian terdiri dari langkah persiapan dan langkah

pengujian/pengambilan data. Langkah persiapan meliputi perakitan/setting

instalasi uji, pemvakuman, pengisian refrigeran dan tes kebocoran. Langkah

pengujian/pengambilan data dilakukan setelah sistem beroperasi sekitar 30 menit

(sampai sistem bekerja normal/steady). Pengambilan data dilakukan dengan

parameter perubah yaitu mengganti refrigeran. Kemudian setiap penggantian

refrigeran dilakukan pengukuran data tekanan dan temperatur masuk/keluar

refrigeran setiap komponen sistem kompresor, kondensor, dan evaporator. Semua

pengukuran dilakukan pada waktu yang bersamaan. Semua data dicatat pada

lembaran data. Pengambilan data dilakukan sebanyak 10 (lima) kali dengan

interval waktu 50 menit untuk satu pengujian refrigeran.

3.4. Jadwal Penelitian:

Rencana penyelesaian penelitian ini meliputi :

1 Juli s.d. 30 Juli. 2014

- Usul Judul dan persetujuan judul

- Pembuatan dan persetujuan Proposal

- Pengumpulan referensi

1 Agustus 2013 – 7 September 2014

- Pengumpulan data penelitian

- Pemilihan data yang dapat digunakan

8 September 2013 – 21 Oktober 2014

- Pengolahan data

21

- Penyelesaian Hasil Penelitian dan Pembahasan

- Asistensi Hasil

22 Oktober – 30 Oktober

Seminar hasil penelitian

1 Nopember s.d. 30 Nopember 2014

- Perbaikan Hasil Penelitian dan Pembahasan

- Penyelesaian Kesimpulan

- Persetujuan seluruh hasil penelitian

- Pengumpulan Laporan

Jadwal Rencana Kegiatan Penelitian

N

O

Uraian

Kegiantan

Tahun 2014

Juli Agustus September Oktober Nopember

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1Pembuatan

Proposal

2

Pengumpulan

Kebutuhan

Data

3 Analisis Data

4Seminar

Penelitian

5Penulisan

laporan

22

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengujian Menggunakan Refrigeran R22

Data yang telah diambil digunakan untuk menganalisa performansi dari

refrigeran R22 pada AC split kapasitas 2 HP. Berikut data yang telah di peroleh

dalam bentuk tabel 4.1:

Tabel 4.1 data pengukuran R22

ParameterMenit ke :

Satuan10 20 30 40 50

T1 19,4 18,5 19,4 19,0 17,2 °C

T2 85,0 85,0 85,0 85,0 85,0 °C

T3 33,1 33,3 34,4 34,5 33,0 °C

T4 11,4 11,5 11,6 11,6 10,6 °C

P1 5.6 5.5 5.7 5.7 5.6 Bar (absolut)

P2 17.8 18.2 17.8 18.1 17.8 Bar (absolut)

P3 17.7 17.8 17.8 17.8 17.7 Bar (absolut)

P4 7.0 7.0 7.1 7.1 7.1 Bar (absolut)

I 7,5 7,6 7,5 7,7 7,7 Ampere

Keterangan :

T1 : Tempratur setelah evaporator

T2 :Tempratur setelah kompresor

23

T3 :Tempratur setelah kondensor

T4 :Tempratur setelah ekspansi

P1 :Tekanan sebelum kompresor

P2 :Tekanan sebelum kondensor

P3 :Tekanan sebelum ekspansi

P4 :Tekanan sebelum evaporator

Berdasarkan tabel data pengukuran R22 pada tabel 4.1, Dengan

menggunakan tabel Apendix A-8 dan A-9 (Moran & Shapiro, 2006) didapat

entalpi, fasa dan volume jenis Refrigeran R22 maka akan didapat:

a. Kapasitas Pendinginan/Efek Refrigerasi (Qin/ER)

b. Kerja Kompresi (Wk)

c. Coeficient Of Performance (COP)

Asumsi : Temperatur lingkungan adalah T0 = 30o C

Energi kinetik dan potensial yang terjadi diabaikan.

Tidak terjadi perubahan tekanan pada evaporator dan kondensor.

a. Pengujian pada menit ke-10 refrigeran R22

Data pengukuran yang didapatkan dari unit AC kapasitas 2 HP di

Laboratorium refrigerasi dan tata udara pada menit ke-10 , didapatkan data-data

sebagai berikut :

Pada T1 = 19,4 o C, P1= 56 bar A=7,5 Amp

Pada T2 = 85,0o C, P2= 17,8 bar

Pada T3 = 33,1oC , P3=17,7 Bar

Pada T4 = 11,4oC, P4=7,0 Bar

24

h1= 260 kj/kg

h2= 300 kj/kg

h3=h4= 83 kj/kg

Kerja Kompresor (Wk)

W k=h2−h1

W k=300 kJ/kg−260 kJ/kg

W k=40 kJ/kg

Diketahui Arus yang bekerja pada kompresor sebesar 7.5A dengan voltase 220 V.

Daya kompresor

Wk = I . V

= 7,5 A x 220 V

= 1650 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,65k J/s

40 kJ/kg=0,04125 kg/s

Kapasitas Pendinginan (Qin)

Qin = m (h1−h4)

= 0,04125 kg/s (260 kJ/kg– 83 kJ/kg)

= 7,3012 kW

Coeficient Of Performance (COP)

COP = Q¿

W k =

7301.2Watt1650 Watt

= 4,41

25

b. Pengujian pada menit ke-20 refrigeran R22



sebagai berikut :

Pada T1 = 18,5 o C, P1= 5,5bar A=7,6 Amp

Pada T2 = 85,0o C, P2= 18,2 bar

Pada T3 = 33,3oC , P3=17,8Bar

Pada T4 = 11,5oC, P4=7,0 Bar

h1= 259 kj/kg

h2= 299 kj/kg

h3=h4= 82 kj/kg


W k=h2−h1


W k=40 kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 7,5 A x 220 V

= 1672 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,672k J/s

40 kJ/kg=0,0418 kg/s

26


Qin = m (h1−h4)

= 0,0418 kg/s (259 kJ/kg– 82 kJ/kg)

= 7,3928 kW


COP = Q¿

W k=

7398,6Watt1672Watt

= 4,42

c. Pengujian pada menit ke-30 refrigeran R22



sebagai berikut :


Pada T2 = 85,0o C, P2= 17,8 bar

Pada T3 = 34,4oC , P3=17,8Bar

Pada T4 = 11,6oC, P4=7,1 Bar

h1= 260 kj/kg

h2= 300 kj/kg

h3=h4= 84 kj/kg


W k=h2−h1


27

W k=40 kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 7,5 A x 220 V

= 1650 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,650 k J/s

40 kJ/kg=0,04125 kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0.04125 kg/s (260 kJ/kg– 84 kJ/kg)

= 7,26 kW


COP = Q¿

W k=

7260Watt1650Watt

= 4,4

d. Pengujian pada menit ke-40 refrigeran R22



sebagai berikut :


Pada T2 = 85,0o C, P2= 18,1 bar

28

Pada T3 = 34,5oC , P3=17,8Bar

Pada T4 = 11,6oC, P4=7,1 Bar

h1= 260 kj/kg

h2= 300 kj/kg

h3=h4= 83 kj/kg


W k=h2−h1


W k=40 kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 7,7 A x 220 V

= 1694 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,694 k J/s

40 kJ/kg=0,04235 kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0,04235 kg/s (260 kJ/kg– 83 kJ/kg)

= 7,4959 kW


COP = Q¿

W k =

7495,9Watt1694 Watt

29

= 4,41

e. Pengujian pada menit ke-50 refrigeran R22



sebagai berikut :

Pada T1 = 17,2o C, P1= 5,6bar A=7,7 Amp

Pada T2 = 85,0o C, P2= 17,8 bar

Pada T3 = 33,0oC , P3=17,7Bar

Pada T4 = 10,6oC, P4=7,1 Bar

h1= 260 kj/kg

h2= 300 kj/kg

h3=h4= 84 kj/kg

Kerja Kompresor(Wk)

W k=h2−h1

W k=300 kJ/kg−260kJ/kg

W k=40kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 7,5 A x 220 V

= 1694 Watt

Wk = m (h2 – h1)

30

m=W k

(h2−h1 )=1,694 k J/s

40 kJ/kg=0,04235 kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0,04235 kg/s (260 kJ/kg– 84 kJ/kg)

= 7,4536 kW


COP = Q¿

W k =

7453,6Watt1694 Watt

= 4,4

4.2. Data hasil Pengujian Menggunakan Refrigeran R290 (propana)

Data yang telah di peroleh pada refrigeran R290 pada tabel berikut ini:

Tabel 4.2. Data Pengukuan R290.

ParameterMenit ke :

Satuan10 20 30 40 50

T1 29.8 29.4 29.4 29.2 29.2 °C

T2 84.0 84.0 84.0 83.2 83.0 °C

T3 36.4 36.2 36.6 35.9 35.3 °C

T4 8.9 8.8 8.9 9.0 8.8 °C

P1 4.6 4.4 4.6 4.6 4.6 Bar (absolut)

P2 14.8 14.8 14.8 14.8 14.8 Bar (absolut)

P3 14.8 14.8 14.8 14.4 14.4 Bar (absolut)

31

P4 5.37 5.30 5.30 5.30 5.30 Bar (absolut)

I 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 Ampere

Berdasarkan tabel data pengukuran R290 pada tabel 4.2, Dengan

menggunakan tabel Apendix A-17 dan A-18 (Moran & Shapiro, 2006) didapat

entalpi, fasa dan volume jenis Refrigeran R290 kemudian akan didapat:






Tidak terjadi perubahan tekanan pada evaporator dan kondensor.

a. Pengujian pada menit ke-10 refrigeran R290


Laboratorium refrigerasi dan tata udara menggunakan R290 pada menit ke-10 ,

didapatkan data-data sebagai berikut :


Pada T2 = 84,0o C, P2= 14,8 bar

Pada T3 = 36,4oC , P3=14,8Bar

Pada T4 = 8,9oC, P4=5,37 Bar

h1= 510 kj/kg

32

h2= 600 kj/kg

h3=h4= 199 kj/kg

33

Kerja Kompresi (Wk)

W k=h2−h1


W k=90 kJ/kg

Diketahui Arus yang bekerja pada kompresor sebesar 6,3A dengan voltase 220 V.

Daya kompresor

Wk = I . V

= 6,3 A x 220 V

= 1386 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,386 k J/s

90 kJ/kg=0,0154 kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0,0154 kg/s (510 kJ/kg– 199 kJ/kg)

= 4,7894 kw


COP = Q¿

W k =

4789,4 Watt1386 Watt

= 3,4

b. Pengujian pada menit ke-20 refrigeran R290

34





Pada T2 = 84,0o C, P2= 14,8 bar

Pada T3 = 36,2oC , P3=14,8Bar

Pada T4 = 8,8oC, P4=5,30 Bar

h1= 510 kj/kg h3=h4= 190 kj/kg

h2= 600 kj/kg


W k=h2−h1


W k=90 kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 6,3 A x 220 V

= 1386 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,386 k J/s

90 kJ/kg=0,0154 kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0,0154 kg/s (510 kJ/kg– 190 kJ/kg)

= 4,928 kw


COP = Q¿

W k =

4928 Watt1386 Watt

35

= 3,5

36

c. Pengujian pada menit ke-30 refrigeran R290





Pada T2 = 84,0o C, P2= 14,8 bar

Pada T3 = 36,6oC , P3=14,8Bar

Pada T4 = 8,9oC, P4=5,30 Bar

h1= 510 kj/kg

h2= 600 kj/kg

h3=h4= 185 kj/kg


W k=h2−h1


W k=90 kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 6,3 A x 220 V

= 1386 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,386 k J/s

90 kJ/kg=0,0154 kg/s

37


Qin = m (h1−h4)

= 0,0154 kg/s (510 kJ/kg– 185 kJ/kg)

= 5,005 kw


COP = Q¿

W k =

5005Watt1386Watt

= 3,6

d. Pengujian pada menit ke-40 refrigeran R290




Pada T1 = 29,2o C, P1= 4,6bar A=6,3 Amp

Pada T2 = 83,2o C, P2= 14,8 bar

Pada T3 = 35,9oC , P3=14,4Bar

Pada T4 = 9,0oC, P4=5,30 Bar

h1= 519 kj/kg

h2= 600 kj/kg

h3=h4= 199 kj/kg

Kerja Kompresor(Wk)

W k=h2−h1


38

W k=81 kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 6,3 A x 220 V

= 1386 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,386 k J/s

81 kJ/kg=0,01711kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0,01711 kg/s (519 kJ/kg– 184 kJ/kg)

= 5,7318 kw


COP = Q¿

W k =

5731,8Watt1386 Watt

= 4,1

e. Pengujian pada menit ke-50 refrigeran R290





Pada T2 = 83,0o C, P2= 14,8 bar

39

Pada T3 = 35,3oC , P3=14,8Bar

Pada T4 = 8,8oC, P4=5,30 Bar

h1= 519 kj/kg

h2= 600 kj/kg

h3=h4= 190 kj/kg

Kerja Kompresi (Wk)

W k=h2−h1


W k=81kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 6,3 A x 220 V

= 1386 Watt

Wk = m (h2 – h1)

m=W k

(h2−h1 )=1,386 k J/s

81 kJ/kg=0,01711kg/s


Qin = m (h1−h4)

= 0,01711 kg/s (519 kJ/kg– 190 kJ/kg)

= 5,6291 kw


COP = Q¿

W k =

5629,1Watt1386 Watt

40

= 4,0

4.3. Data hasil Pengujian Menggunakan Refrigeran R407C

Dari pengukuran mengunakan refrigeran R407C maka didapatkan data

sebagai berikut:

Tabel 4.3. Data pengukuran dengan refrigeran R407C

No Parameter

Pengukuran pada menit ke-

Satuan10 20 30 40 50

1 T1 20,6 20,6 20,5 19,8 19,4 ° C

2 T2 85,0 85,0 85,0 85,0 85,0 ° C

3 T3 33,1 32,1 32,7 32,0 32,1 ° C

4 T4 3,4 2,6 2,7 2,5 2,5 ° C

5 P1 4,9 4,7 4,7 4,7 4,7 bar(abs)

6 P2 18,3 18,3 18,3 18,3 19,2 bar(abs)

7 P3 18,5 18,3 18,3 18,3 19,2 bar(abs)

8 P4 5,7 5,7 5,8 5,8 5,8 bar(abs)

9 I 8,1 7,9 7,8 7,9 8,0 Ampere

Keterangan:

T1 : Temperatur Keluaran Evaporator

T2 : Temperatur Keluaran Kompresor

T3 : Temperatur Keluaran Kondensor

T4 : Temperatur Keluaran Kapiler ( Ekspansi )

P1 : Tekanan Keluaran Evaporator

41

P2 : Tekanan Keluaran Kompresor

P3 : Tekanan Keluaran Kondensor

P4 : Tekanan Keluaran Kapiler (Ekspansi)

Berdasarkan tabel data pengukuran R407C pada tabel 4.2, Dengan

menggunakan software Coolpack (ASHRAE) didapat entalpi, fasa dan volume

jenis Refrigeran R407C kemudian akan didapat:






Tidak terjadi perubahan tekanan pada evaporator dan kondensor

a. Pengujian pada menit ke-10 Refrigeran R407C


Laboratorium refrigerasi dan tata udara menggunakan R407C pada menit ke-10 ,


Pada T1 = 20,6 o C, P1 =57 Psi = 4,9 bar A = 8,1 Amp

Pada T2 = 85,0o C, P2 = 252 Psi = 18,3 bar

Pada T3 = 33,1oC , P3 = 254 Psi = 15,5 bar

Pada T4 = 3,4oC, P4 = 69 Psi = 5,7 bar


42

W k=h2−h1


W k=44 kJ/kg

Diketahui Arus yang bekerja pada kompresor sebesar 7,7 A dengan volt 220 V.

Wk = I . V

= 8,1 A x 220 V

= 1782 Watt

Maka laju aliran refrigeran di dapat sebagai berikut:

Wk = mref (h2 – h1)

mref ¿W k

(h2−h1)=1,782 k J/s

44 kJ/kg=0,04 kg/s


Qin = mref (h1−h4)

= 0,04 kg/s (284 kJ/kg– 106 kJ/kg)

= 7,12 kW


COP = Q¿

W k =

7120Watt1782Watt

= 3,99

b. Pengujian pada menit ke-20 Refrigeran R407C




Pada T1 = 20,6 o C, P1 = 55 Psi = 4,7 bar A = 7,9 Amp

Pada T2 = 85,0o C, P2 = 251 Psi = 18,3 bar

43

Pada T3 = 33,1oC , P3 = 251 Psi = 18,3 bar

Pada T4 = 2,6oC, P4 = 69 Psi = 5,7 bar


W k=h2−h1


W k=44 kJ/kg


Wk = I . V

= 7,8 A x 220 V

= 1716 Watt



mref ¿W k

(h2−h1)=1,716 k J/s

44 kJ/kg

¿0,039 kg/s



= 0,039 kg/s (284 kJ/kg– 105 kJ/kg)

= 6,98 kW


COP = Q¿

W k =

6,981Watt1716 Watt

= 4,06

44

c. Pengujian pada menit ke-30 Refrigeran R407C





Pada T2 = 85o C, P2 = 251 Psi = 17,8 bar

Pada T3 = 2,7oC , P3 = 251 Psi = 18,1 bar

Pada T4 = 4,7oC, P4 = 69 Psi = 7,0 bar


W k=h2−h1


W k=44 kJ/kg


Wk = I . V

= 7,8 A x 220 V

= 1716 Watt



mref ¿W k

(h2−h1)=1,716 k J/s

44 kJ/kg

¿0,039 kg/s



= 0,039 kg/s (284 kJ/kg– 106 kJ/kg)

= 6,946 kW

45

46


Untuk mendapatkan COP dapat di lihat dari rumus[2.4]

COP = Q¿

W k =

6946 Watt1716Watt

=4,55

a. Pengujian pada menit ke-40 Refrigeran R407C





Pada T2 = 85,0o C, P2 = 251 Psi = 18,3 bar

Pada T3 = 32,50C , P3 = 251 Psi = 18,3bar

Pada T4 = 2,5oC, P4 = 70 Psi = 5,8 bar

Kerja Kompresor(Wk)

W k=h2−h1


W k=45kJ/kg


Daya kompresor

Wk = I . V

= 7,9 A x 220 V

= 1738 Watt



mref ¿W k

(h2−h1)=1,738 k J/s

45 kJ/kg

¿0,038 kg/s

47



= 0,038 kg/s (283 kJ/kg– 104 kJ/kg)

= 6,802 kW


Untuk mencari COP dapat di lihat pada rumus[2.4]

COP = Q¿

W k =

6802Watt1738Watt

= 3,913

e. Pengujian pada menit ke-50 Refrigeran R407C




Pada T1 = 19,4 o C, P1 = 55 Psi = 4,7bar A = 8,0 Amp

Pada T2 = 85,0o C, P2 = 265 Psi = 19,2 bar

Pada T3 = 32,1oC , P3 = 265 Psi = 19,2 bar

Pada T4 = 2,5oC, P4 = 70 Psi = 5,8 bar


W k=h2−h1


48

W k=45 kJ/kg


Wk = I . V

= 8,0 A x 220 V

= 1760 Watt



mref ¿W k

(h2−h1)=1,760 k J/s

45 kJ/kg

¿0,039 kg/s



= 0,039 kg/s (283 kJ/kg– 106 kJ/kg)

= 6,903 kW

1. Coeficient Of Performance (COP)

Untuk mendapatkan COP dapat di lihat pada rumus[2.4]

COP = Q¿

W k=

6903Watt1760Watt

= 3.92

1.

2.

3.

4.

49

4.4. Analisa dan Pembahasan

4.4.1. Perbandingan Kapasitas Pendinginan (Qin)

Berikut hasil perbandingan kapasitas pendinginan mesin refrigerasi yang

diuji dengan berbagai refrigeran selama 50 menit terhitung mulai menit 10

(Gambar 4.1).

10 20 30 40 50012345678

Perbandingan Kapasitas Pendinginan (Qin)

R22MC22R407C

Waktu (menit)

Qin

(kW

)

Gambar 4.1 Perbandingan Kapasitas Pendinginan

Gambar 4.1 menunjukkan bahwa pada pengujian awal yang

menggunakan Refrigeran R22, terlihat kapasitas pendinginannya lebih tinggi dari

menit awal pengambilan data hingga menit akhir. Sedangkan pada penggunaan

R407C memiliki nilai kapasitas pendinginan mendekati R22. Sedangkan pada

MC22 memiliki nilai kapasitas pendinginan yang lebih rendah dari pada R22 dan

R407C. Pada gambar 4.1 Terlihat nilai kapasitas pendinginan pada R22 yaitu

rata-rata sebesar 7,38 kW, MC22 5,217 kW dan R407C 6,95 kW.

50

4.4.2. Perbandingan Kerja Kompresor (Wk)

Pada pengujian ini dilakukan pengisian refrigeran R22, MC22 dan R407C,

temperatur lingkungan berkisar 30oC. Berikut hasil perbandingan Kerja

Kompresor mesin refrigerasi yang diuji dengan berbagai refrigeran selama 50

menit terhitung mulai menit ke-10 (Gambar 4.2).

10 20 30 40 500

0.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

Daya

R22MC22R407C

Waktu (menit)

Daya

KO

mp

(W)

Gambar 4.2 Perbandingan Kerja Kompresor

Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pada pengujian awal yang menggunakan

R22, terlihat kerja kompresornya lebih besar dibanding pengujian kedua dan

ketiga dari menit awal pengambilan data hingga menit akhir. Sedangkan pada

R407C hampir memiliki nilai kerja kompresor yang sama namun lebih rendah

dari pada pengujian pertama. Pada gambar 4.2 terlihat nilai kerja kompresor pada

pengujian pertama yaitu rata-rata sebesar 1.672 kW, 1.386 kW dan pengujian

ketiga 1.743 kW.

51

4.4.3. Perbandingan Coefisien Of Performance (COP)

Pada pengujian ini dilakukan pengisian tiga jenis refrigeran yaitu R22,

MC22 dan R407C, temperatur lingkungan berkisar 30oC. Berikut hasil

perbandingan Coefisien of Performance mesin refrigerasi yang diuji dengan

berbagai refrigeran selama 50 menit terhitung mulai menit 10 (Gambar 4.3).

10 20 30 40 500

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

COP

R22MC22R407C

Waktu (menit)

(CO

P)

Gambar 4.3 Perbandingan COP

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa pada pengujian awal yang menggunakan

R22r, terlihat nilai kinerja (COP) lebih baik dibanding pengujian kedua dan ketiga

dari menit awal pengambilan data hingga menit akhir. Sedangkan pada

penggunaan MC22 memiliki nilai COP yang lebih rendah dari pada pengujian

dengan R22 namun menjelang akhir pengambilan data, tepatnya pada menit ke 40

dan 50 terdapat kenaikan nilai COP yang medekati COP R22 dan R407C. Pada

pengujian dengan refrigeran R407C hampir memiliki nilai COP yang sama tapi

lebih rendah dari pada pengujian pertama. Pada gambar 4.3. Terlihat nilai COP

pada pengujian pertama (R22) yaitu rata-rata sebesar 4,408, pengujian kedua

(MC22) 3,72 dan pengujian ketiga (407C) 4,086.

52

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Penarikan kesimpulan berdasarkan analisa terhadap hasil pegujian alat.

Kesimpulan yang dapat diambil dari dari penelitian ini adalah :

1. Perubahan refrigeran berpengaruh terhadap kapasitas pendinginan, kerja

kompresor dan kinerja alat.

2. Refrigeran R22 memiliki COP dan kapasitas pendinginan lebih baik yaitu

sebesar 4,408 dan 7,3807 kW dibanding MC22 dan R407C.

3. Pada penelitian ini MC22 memiliki kerja kompresor yang terkecil dibanding

2 refrigeran lainya yaitu sebesar 1,386 kW. Hal ini seakan menutupi

kelemahannya yang mudah terbakar.

4. R407C yang digunakan pada pengujian cukup layak untuk menggantikan R22

karena kinerjanya cukup mendekati kinerja R22 dengan kelebihan pada

ramah lingkungan dan tidak mudah terbakarnya.

5.2. Saran

1. Perlu dilakukan penelitian perbandingan refrigeran yang lebih banyak agar

didapat hasil yang lebih optimum.

2. Pergantian oli kompresor pada pengujian R407C sebaiknya dilakukan

seoptimal mungkin untuk menghindari terjadinya pencampuran antara oli

lama dan oli baru yang berdampak pada kinerja alat.

3. Untuk menjaga kondisi kompresor tetap berjalan dengan baik, saat pengisian

refrigeran R-22, usahakan agar selang pemasukan lebih panjang, sehingga

refrigeran yang masuk dapat dipastikan berupa uap.

53

DAFTAR PUSTAKA

1. Arora, CP. 2009. “Refrigeration and Air Conditioning”, Third Edition.

McGraw- Hill, International Edition.

2. ASHRAE. 2006. ASHRAE Fundamentals Handbook (SI). United State of

America.

3. Calm, J.M. 2002. Options and Outlook for Chiller Refrigerants.

International Journal of Refrigeration 25 (2002) 705–715.

4. Dossat. 1981. Principles of Refrigeration. John Wiley and Sons, Inc.

Toppan Company, Ltd. Tokyo Japan.

5. http://gasdom.pertamina.com/produk_dan_services_musicool_22.aspx.

2014.

6. Indartono, Y.S. 2006. Perkembangan Terkini Teknologi Refrigerasi (1).

Berit@ Iptek.com. Available from: URL: http://www.beritaiptek.com.

7. Jones dan Stoecker. 1989. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Edisi

kedua, Jakarta : Erlangga.

8. Moran & Sapiro. 2006 Fundamentals of Engineering Thermodynamics

5th Edition

9. Rasta, dkk. Evaluasi Pengelolaan Refrigeran CFC, dan HFC dengan

Mesin 3R dan Uji Unjuk Kerja Mesin Pendingin Studi Kasus Pada

Bengkel Ac Mobildi Denpasar – Bali. Magister Teknik Lingkungan

UNUD. Jurnal. Oktober 2010.

10. Rowland, F.S., Molina, M.J. 1974. Stratospheric Sink for

Chloroflouromethanes: Chlorine Atom-Catalysed Destruction Ozone.

Jounal Nature, 249, pp.810-2.

11. UNDP-KLH. 2008. Kumpulan Peraturan Pemerintah Tentang Program

Perlindungan Lapisan Ozon. Unit Ozon Nasional. Asdep Urusan

Pengendalian Dampak Perubahan Iklim. Kementerian Negara Lingkungan

Hidup. Jakarta, Februari 2008.

54

http://www.beritaiptek.com/

http://gasdom.pertamina.com/produk_dan_services_musicool_22.aspx

12. UNEP. 2000. Study on the Potential for Hydrocarbon Replacements in

Existing Domestic and Small Commercial Refrigeration Appliances.

LAMPIRAN

Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian

No.

Uraian Total Biaya

1. Honorarium Rp. 1.590.000,-2. Peralatan dan Bahan Penerapan Iptek Rp. 2.120.000,-3. Belanja Barang Non-Peralatan Rp. 795.000,-4. Perjalanan dan Lain-lain Rp. 795.000,-

Jumlah Keseluruhan Rp. 5.300.000,-

55

Lampiran 2. Ketersediaan Sarana dan Prasarana

Penelitian ini ditunjang oleh 3 laboratorium yang ada di Politeknik Sekayu adalah:

1. Laboratorium Dasar Refrigerasi

2. Laboratorium Bengkel Mekanik

3. Laboratorium Kontrol RHVAC

56

Lampiran 3. Foto Pengambilan Data

Peralatan Kerja

57

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

I. Identitas

1. Nama Lengkap : Mahendra

2. Tempat, tanggal Lahir : Indralaya, 05 Januari 1986

3. Jenis Kelamin : Laki – laki

4. Agama : Islam

5. Status Pernikahan : Menikah

6. Alamat Rumah

a. Jalan : Merdeka Sekayu

b. Kelurahan : Balai Agung

c. Kecamatan : Sekayu

d. Kabupaten/Kota : Musi Banyuasin

e. Provinsi : Sumatera Selatan

f. Telepon : 081273414515

g. email : [email protected]

II. Pendidikan Reguler

1. SD : SDN 1 Indralaya

2. SLTP : MTS Ponpes Raudhatul Ulum

Sakatiga

3. SLTA : SMAN 1 Indralaya

4. Pendidikan S1

a. Nama Universitas : Universitas Bengkulu

b. Bidang Ilmu/Jurusan : Teknik / Teknik Mesin

c. Tahun Masuk : 2003

5. Pendidikan S2

a. Nama Universitas : Universitas Diponegoro

b. Bidang Ilmu/Jurusan : Teknik / Teknik Mesin

c. Tahun Masuk : 2011

58

mailto:[email protected]

III. Pendidikan Non-Reguler

NAMA PELATIHAN TEMPAT TAHUN

Metodologi Pengajaran Politeknik Sriwijaya 2009

Dasar Sistem Refrigerasi Palembang 2009

Elektronika Dasar Lucas-Nule 2010

Programmable Logic Control Lucas-Nule 2010

TOEFL and English Conversation

Kampung Inggris

Pare Kediri -

Surabaya

2011

IV. Pekerjaan

1. Pekerjaan : Tenaga Pengajar / Dosen

2. Mata Kuliah yang di ampuh :

- Dasar-dasar Pemrograman

- Laboratorium Dasar-dasar Pemrograman

- Laboratorium Perencanaan Sistem Refrigerasi

- Teknik dan Manajemen Perawatan

- Refrigerasi Terapan

- Sistem Kontrol RHVAC

- Laboratorium Instrumentasi dan Kontrol

3. Menjabat Struktural Sebagai : Kepala Laboratorium PS

Teknik Pendingin dan Tata Udara

4. Jabatan Fungsional : Dosen Tetap Yayasan

Politeknik Sekayu

5. Alamat Kantor : Jl. Kol. Wahid udin Lk.I Kel

Kayuara, Sekayu.30711

6. Telp/Fax : 0714 321099

7. Web : www.polsky.ac.id

8. Mail :[email protected]

59

mailto:[email protected]

http://www.polsky.ac.id/

V. Pengalaman Publikasi Ilmiah:

- Developing ofA Prototype Portable Machine Recovery For

Refrigerant R22 (Thermofluid V – UGM 2013).

- Analysis Effect of Speed Variation in Evaporator Air Flow

Against the Performance Vapor Compression Machine with

R134a Refrigerantm (Thermofluid VI – UGM 2014).

VI. Pengalaman Pengabdian Kepada masyarakat:

- Dasar refrigerasi dan tata udara di SMKN 2 Sekayu - 2010

- Sistem Kelistrikan pada system refrigerasi dan tata udara di

SMKN 2 Sekayu-2013

Sekayu, November 2014

Penulis,

Mahendra, S.T., M.T.

60

Date post:	06-Jan-2017
Category:	Engineering
Upload:	mahend-slaya
View:	186 times
Download:	3 times