bab 4 5 pendingin paling fixfix

Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 43

Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016

BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Praktikum

(terlampir)

4.2 Perhitungan

Dari perhitungan didapatkan data sebagai berikut:

Tekanan refrigerant keluar evaporator P1 = 550 kN/m2

Tekanan refrigerant keluar kondensor P3 = 1725 kN/m2

Inclined manometer Pd = 0,43 mmH2O

Temperatur refrigerant keluar evaporator T1 = 32 ˚C

Temperatur refrigerant keluar kondensor T3 = 36 ˚C

Temperatur refrigerant masuk evaporator T4 = 10,66 ˚C

Temperatur kondensasi Tcon = 29 ˚C

Temperatur bola basah udara TWA = 31,6 ˚C

TWB = 42,16 ˚C

TWC = 34 ˚C

TWD = 38 ˚C

Temperatur ruangan bola basah TWb = 26 ˚C

Temperatur bola kering udara TDA = 34,16 ˚C

TDB = 49,5 ˚C

TDC = 37 ˚C

TDD = 43 ˚C

Temperatur ruangan bola kering Tdb = 29 ˚C

Debit air masuk ketel Q1 = 273,33 ml /10 mnt

Debit air kondensasi Q2 = 108,3 ml /10 mnt

Kelembaban relatif Ø = 75 %

Regavolt Rv = 35 %

Daya Preheater H1 = 1 kW

Daya Reheater H2 = 1 kW

Daya boiler B = 2 kW

Tekanan udara atmosfer Po = 731 mmHg



Perhitungan-perhitungan sebagai berikut:

- Tekanan udara atmosfer ( Po )

Po = 731 mmHg

=731 mmHg

760 mmHgx 101,325 kPa

= 97,4586 kN/m2 = 97,4586 kPa

- Tekanan refrigerant keluar evaporator (P1=P4)

P1atm = P1 gauge + Po

= (550+97,4586) kN/m2

= 647,4586 kN/m2

= 647,4586 kPa = 0,647 Mpa

- Tekanan refrigerant keluar kondensor (P3=P2)

P3 atm = P3 + Po

= (1725 + 97,4586) kN/m2

= 1822,4586 kN/m2

= 1822,4586 kPa = 1,8224586 MPa

- Temperatur refrigerant keluar evaporator

T1 = 32 ˚C + 273

= 305 K

- Temperatur refrigerant keluar kondensor

T3 = 36 ˚C + 273

= 309 K

- Temperatur Freon masuk evaporator

T4 = 10,66 ˚C + 273

= 283,66 K

- Temperatur air kondensasi

Tcon = 29 ˚C + 273

= 302 K

- Kondisi udara pada air duct berdasarkan temperatur bola kering dan temperature bola

basah berdasarkan diagram Psikometri.

hA = 108,23 [kJ.kg-1]

hB = 185,67 [kJ.kg-1]

hC = 122,43 [kJ.kg-1]

hD = 149,84 [kJ.kg-1]



- Volume spesifik udara pada penampang di C-D (Vd)

VD = 0,955 m3/kg

A. Antara penampang C-D

Gambar 4.1 : Penampang C-D Air flow duct

Sumber : Buku petunjuk praktikum pengujian mesin pendingin (2014)

Kesetimbangan energi antara C-D :

( c

o

m .hc ) – ( D

o

m .hD ) = - PH2 + H1 C-D

Kekentalan Massa Aliran Fluida

c

o

m = D

o

m = o

o

m

= 0,0338 kg/s

Kalor yang hilang antara C-D :

H1 C-D = PH2 + ( c

o

m .hc ) – ( D

o

m .hD )

H1 C-D = 1 + (0,0338. 122,43) – (0,0338. 149,84)

H1 C-D = 0.073542 (kJ/s)

955,0

43,00504,0

)/(0504.0 skgV

zm

D

o

o



B. Antara penampang B-C

Gambar 4.2 : Penampang B-C Air flow duct


Laju aliran massa air kondensasi

AVmcon

o

..

2.Qmcon

o

Keterangan Q2 = debit air kondensasi

mnt

ml

liter

kgmcon

o

10

3,1081

s

ml

ml

kgmcon

o

600

3,108

1000

1

410805,1 xmcon

o

(kg/s)

Enthalpi pada masing – masing titik

Dari diagram (p –h) untuk refrigerant R-22 didasarkan pada harga satuan

tekanan dan temperatur di dapat :

h1 pada T1 = 305 K

P1= 0,55 MPa

h1 = 642,5 kJ/kg

h3 pada T3 = 309 K

P2 =P3 = 1,725 Mpa

h3 = 459 kJ/kg

h4 pada P1= P4= 0,55 Mpa



h4 = h3 = 459 kJ/kg

h2 pada P2 = P3 = 1,725 Mpa

s1 = s2

h2= 685 kJ/kg

Entalpi air kondensasi hCON pada TCON menurut grafik dari Tabel A-1

Air;Sifat-sifat cairan dan uap jenuh,Refrigerasi dan penkondisian udara :

J.J.Stoecker

TCON = 29OC didapatkan hCON = 121,485 Kj/Kg

Mencari Qref

WComp = 1,76 kW

PComp = ƞcomp . WComp

= 0.84 . 1,76 kW

= 1,4784 kW

PComp = ref

o

m . (h2-h1)

ref

o

m = h1)-(h2

CompP

= g642,5)kJ/k-(685

1,4784 kW

= kJ/kg 42,5

/ 1,4784 skJ

= 0,034785 kg/s

).( 41 hhmQ ref

o

ref

)4595,642.( 0,034785 refQ

383,6refQ

Kekekalan Massa

B

o

m = C

o

m + CON

o

m

B

o

m = 0,0338 (kg/s) + 410805,1 x (kg/s)

B

o

m = 0,03398 (kg/s)

Kesetimbangan energi

( B

o

m .hB ) – ( C

o

m .hC ) = Qref + CON

o

m . hCON + H1 B-C



(0,03398. 185,67) – (0,0338. 122,43) = 6,4225+ (410805,1 x .121,48) + H1 B-C

2,17102 = 6,444 + H1 B-C

H1 B-C = -4,273 kJ/s

C. Antara penampang A-B

Gambar 4.3 : Penampang A-B Air flow duct


Kesetimbangan energi:

( A

o

m .hA ) – ( B

o

m .hB ) = PM + ( s

o

m .hS ) – PP + H1 A-B

Kekekalan massa

B

o

m = A

o

m + s

o

m

s

o

m = Q1.ρ Keterangan Q1 = debit air pengisi boiler

ρ = massa jenis air

s

o

m = l

kg

mnt

ml 1.

10

33,273

s

o

m = ml

kg

s

ml

1000

1.

600

33,273

s

o

m = 4,555 x 10-4 (kg/s)

B

o

m = A

o

m + s

o

m

0,03398 (kg/s) = A

o

m + 4,55 x 10-4 (kg/s)

A

o

m = 0,033525 (kg/s)



Daya motor penggerak blower

PM = V . I . Rv

= 220. 5. 0,35

= 385 W = 0,385 kW

Dari table A-1 Air : Sifat-sifat cairan dan uap jenuh, Refrigerasi dan

pengkondisian udara : J.J.Stoecker

PO = 97,4586 kPa dapat diperoleh hs ;

P (kPa) hs (kJ/kg)

94,30

97,4586

101,33

2672,9

x

2676

2676 − x

2676 − 2672,9=

101,33 − 97,4586

101,33 − 94,30

2676 – x = 1,707139

x = 2674,292 kJ/kg

Energi yang hilang Hl-A-B

H1 A-B = ( A

o

m .hA ) – ( B

o

m .hB) +( s

o

m .hS ) - PM+ PP

H1 A-B = (0,033525. 108,23)-( 0,03398. 185,67)+( 4,55 x 10-4.2674,292)

-0,385+1

H1 A-B = -0,84885299 kJ/s

Efisiensi boiler :

=

= 60,84%

COP actual

%84.76,1

)..(.

%84.

1 ConConCCBB hmhmhm

Wcomp

QCOPaktual

%100..

0

K

ss

K

KK

P

hm

P

Q

%100.2

216,1



1,4784

)48,121.10805,1122,43 0,0338.(185,67 0,03398. 4

xCOPaktual

48,14784,1/192,2 COPaktual

COP ideal

Wcomp = h2-h1= kerja kompresor

12

41

hh

hhCOPideal

= 5,642685

4595,642

= 4,3176

4.3 Pembahasan

A. Pembahasan pada tiap – tiap segmen penampang

- Pada penampang C-D

Aliran fluida bermassa 0,0338 kg/s keluar dari mesin pendingin selama

proses berlangsung terjadi energi losses sebesar (0,073542) kj/s. Hal ini terjadi

kemungkinan karena beberapa hal antara lain :

1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding saluran.

2. Kerugian karena tahanan aliran lokal yaitu karena adanya penyempitan saluran.

- Pada penampang B-C

Aliran fluida bermassa 0,03398 kg/s kemudian didinginkan oleh Evaporator.

Sebagian fluida berubah menjadi air kondensasi yang bermassa 410805,1 x (kg/s)

dan sebagian fluida lain terus mengalir dalam bentuk gas yang bermassa 0,03398

kg/s. Selama proses berlangsung terjadi energi losses sebesar -4,273 kJ/s, hal ini

terjadi kemungkinan beberapa hal :

1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida udara dengan uap air dengan

dinding duct

2. Isolasi saluran duct yang kurang sempurna

- Pada penampang A-B

Motor penggerak blower berdaya 0,385 kW menghisap fluida bemassa

0,033525 (kg/s) ke dalam mesin pendingin hingga menumbuk uap bermassa 4,55

x 10-4 yang dihasilkan oleh boiler berdaya 1 KW. Selama proses berlangsung,



terjadi losses energi sebesar -0,84885299 kJ/s. Kemungkinan terjadinya losses

dikarenakan beberapa hal yaitu :

1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding-dinding saluran.

2. Kerugian antara fluida udara dengan uap saat memasuki blower yang

menghasilkan gesekan antara fluida tersebut

3. Kalor panas yang kurang sempurna sehingga terjadi perpindahan panas dari

dalam atau keluar sistem

B. Secara keseluruhan

Dari hasil perhitungan diperoleh perbedaan COP pada mesin pendingin kompresi

uap secara mekanik sebesar : COP aktual = 1,48 dan COP ideal = 4,3176. Hal ini

disebabkan karena pada siklus mesin pendingin kompresi uap ideal dianggap tidak

mengalami perubahan tekanan pada kondensor dan evaporator (isobarik) sedangkan pada

siklus mesin pendingin kompresi uap aktual terjadi pressure drop pada kondensor

maupun evaporator, dimana kompresor harus mengkompresi uap refrigerant dari tekanan

hisap yang rendah, menyebabkan daya kompresor yang dibutuhkan meningkat. Selain itu

mesin pendingin kompresi uap actual terjadi :

Superheating pada evaporator karena penguapan yang berlebihan, hal ini disebabkan

oleh beban pendinginan yang berlebihan sehingga penguapan melewati garis

saturated vapour

Subcooling dari cairan refrigerant saat meninggalkan kondensor akibat beban

pendinginan yang terlalu besar, sehingga refrigerant melewati garis saturated liquid

untuk melepaskan kalor dari kondensor.

Berdasarkan perbedaan hasil perhitungan COP, disebabkan oleh beberapa hal :

- Regavolt

Semakin besar regavolt maka kapasitas aliran udara meningkat, sehingga

meningkatkan kapasitas pendinginan pada evaporator, mengakibatkan COP

meningkat.

- Evaporator

Di dalam evaporator terjadi perpindahan panas dari udara ke refrigerat,

sehingga temperatur udara setelah lewat evaporator lebih rendah dibanding

sebelum masuk evaporator ada yang berubah fasa menjadi air kondensasi karena

menurunnya temperatur. Massa aliran udara sebelum masuk evaporator sama



dengan jumah massa aliran udara di setelah evaporator ditambah massa aliran air

kondensat.

- Boiler

Boiler akan memanaskan air yang masuk kedalam boiler sehingga temperatur

naik yang menyebabkan perubahan fase air menjadi uap air, karna temperatur naik

menyebabkan tekanan naik sehingga mendorong uap air keluar menuju blower

yang dijadikan beban pendinginan. Efisiensi boiler sebesar 60,84%

- Preheater

Preheater akan memanaskan udara yang mengalir sebelum masuk ke

evaporator, pada preheater udara yang ditiupkan akan menambah kapasitas

pendinginan mengakibatkan kalor yang dibutuhkan untuk mendinginkan udara

sekitarnya lebih besar.

- Reheater

Reheater akan memanaskan udara yang mengalir setelah keluar dari

evaporator, hal ini disebabkan temperatur udara menurun setelah melewati

evaporator karena terjadi perpindahan panas dari udara ke refrigerant pada

evaporator. Oleh karena itu, udara yang mengalir dari evaporator perlu

pemanasan ulang pada reheater untuk mengatur kelembaban udara yang sesuai.



BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan pada instalasi mesin pendingin maka

diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1). Enthalpy setiap titik pada T – S mesin pendingin berdasarkan data pengujian

h1 = 642,5 kJ/kg

h2 = 685 kJ/kg

h3 = 459 kJ/kg

h4 = 459 kJ/kg

2). Kapasitas pendinginan (refrigerant capacity)

Qref = 6,383 kJ/kg

3). Debit udara antar penampang air flow duct

- debit udara antar penampang C – D pada air flow duct

ṁC = ṁD = 0,0338 kg/s

- debit udara antar penampang B – C pada air flow duct

ṁB = 0,03398 kg/s

- debit udara antar penampang A – B pada air flow duct

ṁA = 0,03352 kg/s

4). Energi hilang pada setiap potongan duct

- energi hilang pada potongan C – D = 0,073542 kJ/s

- energi hilang pada potongan B – C = -4,273 kJ/s

- energi hilang pada potongan A – B = -0,84885299 kJ/s

5). COP ideal dan COP actual dari seluruh instalasi mesin pendingin

COP ideal = 4,3176 ; COP actual = 1,48

6). Efisiensi boiler sebagai komponen pelengkap instalasi P.A HILTON

ηboiler = 60,84%



5.2 Saran

1. Dalam praktikum sebaikanya menggunakan jenis refrigerant yang berbeda-beda untuk

masing-masing kelompok sehingga praktikan dapat membandingkan data untuk tiap

refrigerant yang berbeda.

2. Dalam pengambilan data dan pembacaan pada diagram / tabel hendaknya dilakukan

dengan teliti oleh praktikan.

bab 4 5 pendingin paling fixfix

Documents