REFRIGRATION TEST
MODUL PRAKTIKUM
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN
T.A 2015/2016
Disusun oleh:
Dedi Darmawan
12 202 369
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Refrigerasi mulai muncul pada awal abad ke-19 tertulis dalam London Practical Mechanics Journal oleh penulis anonim. Paten pertama mesin refrigerasi tercatat atas nama Thomas Harris dan John Long yang dipublikasikan di Great Britain pada tahun 1790.
Penggunaaan yang paling umum dalam mesin pendingin (refrigrasi) ialah sebagai mengawetkan makanan. Akan tetapi mesin pendingin juga digunakan untuk penyejuk ruangan, dan mendinginkan minuman (beverage colling), untuk membuat es batu, ice cream, es balok (ice cube), dan lain-lain. Dengan berhasilnya pembangunan ekonomi dinegara kita mesin-mesin pendingin (refrigrasi) akan lebih banyak peranannya. Sedangkan diuniversitas atau perguruan tinggi, mesin pendigin (refrigrasi) merupakan satu unit yang sangat perlu untuk percobaan dan penelitian mahasiswa, terkhususnyaa mahasiswa teknik mesin dalam bidang Konversi Energi, salah satunya adalah mesin pendngin yang digunakan untuk kulkas.
Dalam kesempatan ini, percobaan yang akan dilakukan dalam menentukan koefisien-koefisien prestasi mesin, yakni “REFRIGRATION TEST”. Oleh karna itu, untuk mendapatkan nilai koefisien-koefisien prestasi dari mesin refrigrasi, maka perlu dilakukan penelitian atau percobaan ini.
1.2 Tujuan
1.2.1 Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari percobaan “REFRIGRATION TEST” ini adalah untuk mengetahui sistem kerja dari mesin pendingin tersebut serta mengetahui apa saja komponen-komponen mesin dan fungsi tiap-tiap komponen mesin refrigrasi tersebut.
1.2.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari percobaan ini antara lain yaitu :
1. Mahasiswa dapat menentukan koefisien-koefisien prestasi mesin refrigrasi pada saat mesin dihidupkan dan bekerja.
2. Mahasiswa dapat menentukan nilai Hp, Lp, T1,T2, T3, T4, T5, T6 Temperatur kabin.
3. Mahasiswa dapat menentukan nilai Enthalpy dari temperatur (T1, T2, dan T3)
4. Mahasiswa dapat melihat dan menentukan koefisien-koefisien mesin uji refrigrasi seperti:
- Efek refrigrasi (qe).
- Laju aliran massa (m).
- Kerja kompresi (qw) dan kerja kompresor (Qw).
- Panas yang dilepas pada proses kondensasi (qc) dan panas yang dilepas kondensor (Qc)
- Cofisien Of Ferformance (COP)
5. Mahasiswa dapat membuat grafik hubungan antara qe. Qw vs waktu dan antar COP, Hp vs Waktu.
1.3 Manfaat Percobaan
Manfaat yang dapat diambil dari percobaan ini adalah untuk dapat lebih mudah memahami proses dan prinsip kerja mesin refrigrasi. Disamping itu juga dapat mengetahui cara merangkai komponen-komponen dan mengenal lebih baik jenis alat ukur yang digunakan pada saat percobaan dilakukan.
BAB II
LANDASAN TEORI
Sistem refrigrasi uap merupakan sistem yang mempergunakan kompresor sebagai alat pompa refrigran yang mana uap refrigran bertekanan rendah yang masuk pada sisi penghisap, kemudian uap refrigrant dialirkan kedalam kompresi sehingga berubah menjadi uap bertekanan, sehingga dari proses tersebut dapat di tentukan sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah. siklus kompresi uap merupakan suatu sistem yang memanpaatkan aliran perpindahan kalor melalui refrigran.
2.1 Pengertian Mesin Pendingin (Refrigrasi)
Mesin Pendingin adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mendinginkan air, atau peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu tempat yang temperaturnya lebih tinggi.Di dalam sistem pendinginan dalam menjaga temperatur rendah memerlukan pembuangan kalor dari produk pada temperatur rendah ke tempat pembuangan kalor yang lebih tinggi.Siklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas daripada sumber dingin di luar (contoh udara diluar) dan gas yang mengembang akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi.
Pada dasarnya tiap-tiap mesin pendingin terdiri atas :
- Motor penggerak
- Kompresor
- Kondensor
- Saringan
- Pipa kapiler/katup ekspansi
- Pipa penguap (Evaporator)
- Refrigrant
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan: Pertama, sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan panasnya.
Prinsip kerja mesin pendingin adalah jika motor penggerak berputar maka akan memutar kompresor. Dengan berputar kompresor, refrigeran akan naik suhu maupun tekanannya. Hal ini disebabkan molekul-molekul dari refrigeran bergerak lebih cepat akibat proses kompresi. Gas dari refrigeran akan merambat pada pipa–pipa kondensor dan media pendinginan.
Pada bagian kondensor diusahakan adanya media pendinginan yang baik, sebab dengan adanya pendinginan yang baik pada bagian kondensor akan membantu memperlancar terjadinya proses kondensasi. Temperatur dan tekanan gas refrigeran akan naik sampai keseimbangan dicapai. Setelah terjadi keseimbangan proses kondensasi (pengembunan) gas refrigeran mengalir menerusi saluranc airan tekanan tinggi menuju refrigeran control setelah melewati filter (saringan).
2.2 Siklus Pendinginan (Refrigeration Cycle)
Waktu kompresor sedang bekerja suhu dan tekanan refrigran yang mengalir ke kondensor, pipa kapiler, dryer, evaporator akan menjadi tinggi. tekan uap yang dipompa oleh kompresor keluar melalui celah-celah klep tersebut dan masuk kedalam saluran tekan. Refrigeran yang masuk kedalam pipa kondensor panasnya akan diserap oleh udara yang mengalir melalui sela-sela pipa. Kondensor akan melepaskan panas dan mengubah refrigeran yang bersuhu tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi. Uap yang berada dalam kondensor akan turun suhunya dengan tekanan yang tinggi dan menjadi cairan. Cairan tersebut mengalir kedalam dryer dan capillary tube yang mempunyai lubang diameter yang kecil sehingga tekanan diturunkan menjadi rendah sesuai temperatur pada evaporator.
Gambar : Siklus Refrigrasi kompresi uap pada diagram P – h (Tekanan-Enthalpy)
Keterangan:
Proses 1-2 : Proses kompresi secara isentropis terhadap refrigran uap dalam kompresor
Proses 2-3 : Proses kondensasi uap refrigran cair dengan cara melepas kalor ke lingkungan yang terjadi di kondensor
Proses 3- 4 : Proses ekspansi cairan refrigran agar tekanan dan temperatur turun pada katup ekspansi
Proses 4-1 : Proses evaporasi refrigran Dengan cara menyerap kalor dari ruang refrigrasi.
Cara kerja dari mesin pendingin dengan siklus refrigerasi kompresi uap adalah sebagai berikut: :
“Fluida kerja dikompresikan di dalam kompresor dari tingkat keadaan 1 ke tingkat keadaan 2, pada tekanan tinggi ini fluida kerja ini diembunkan di dalam kondensor ke tingkat keadaan 3 dan kemudian diekspansikan dengan katup ekspansi ke tingkat keadaan 4 dan berevaporasi di dalam evaporator kembali ke tingkat keadaan 1”
2.1.1 Proses Kompresi (Pemampaatan)
Proses Kompresi yaitu bekerja menghisap uap jenuh refrigeran dari evaporator dan mendorongnya dengan cara kompresi agar mengalir masuk ke kondenser dan fasa uap yang keluar dari kompresor adalah uap superheat. Karena kompresor mengalirkan refrigeran sementara piranti ekspansi membatasi alirannya, maka di antara kedua komponen itu terbangkitkan perbedaan tekanan, yaitu : di kondensor tekanan refrigran menjadi tinggi (high pressure - HP), sedangkan di evaporator tekanan refrigrant menjadi rendah (low pressure - LP).
2.1.2 Proses Kondensasi ( Pengembunan )
Proses Kondensasi yaitu di mana terjadi proses perubahan fasa refrigeran, dari fasa uap menjadi fasa cair. Dari proses kondensasi (pengembunan) yang terjadi di dalamnya itulah maka komponen ini mendapatkan namanya kondensor. Proses kondensasi akan berlangsung apabila refrigeran dapat melepaskan kalor yang dikandungnya. Kalor tersebut dilepaskan dan dibuang ke lingkungan. Agar kalor dapat lepas ke lingkungan, maka suhu kondensasi harus lebih tinggi dari suhu lingkungan .
Karena refrigeran adalah zat yang sangat mudah menguap, maka agar dapat di dikondensasikan haruslah dibuat bertekanan tinggi. Maka, kondensor adalah dimana bagian refrigran bertekanan tinggi.
2.1.3 Proses Ekspansi ( Penurunan Tekanan )
Proses ekspansi terjadi di katup ekspansi setelah refrigran melepas kalor di kondensor, refrigran ber fasa cair jenuh yang berasal dari kondensor akan mengalir menuju katup ekspansi untukdi turunkan tekana dan temperaturnya, diharafkan temperatur yang akan terjadi lebih rendah dari pada temperatur ruang refrigrasi, sehingga dapat menyeraf kalor pada saat berada di evaporator. Piranti ini berfungsi seperti sebuah gerbang yang mengatur banyaknya refrigeran cair yang boleh mengalir dari kondenser ke evaporator. Oleh sebab itu piranti ini sering juga dinamakan refrigerant flow controller. Dalam berbagai buku teks Termodinamika, proses yang berlangsung dalam piranti ini biasanya disebut throttling process. Besarnya laju aliran refrigeran merupakan salah satu faktor yang menentukan besarnya kapasitas refrigerasi. Untuk sistem refrigerasi yang kecil, maka laju aliran refrigeran yang diperlukan juga kecil saja.
2.1.4 Proses Evaporator (Penguapan)
Evaporator adalah komponen di mana cairan refrigeran yang masuk ke dalamnya akan menguap. Proses penguapan (evaporation) itu terjadi karena cairan refrigeran menyerap kalor, yaitu yang merupakan beban refrigerasi sistem. Terdapat dua jenis Evaporator yaitu :
a. Evaporator ekspansi langsung (Direct/Dry Expansion Type - Dx).
Pada evaporator ini terdapat bagian, yaitu di bagian keluarannya, yang dirancang selalu terjaga ‘kering', artinya di bagian itu refrigran yang berfasa cair telah habis menguap sebelum terhisap keluar ke saluran masuk kompresor.
b. Evaporator genangan (Flooded/Wet Expansion Type).
Pada evaporator jenis ini seluruh permukaan bagian dalam evaporator selalu dibanjiri, atau bersentuhan, dengan refrigeran yang berbentuk cair.Terdapat sebuah tandon (reservoir, low pressure receiver), di mana cairan refrigran terkumpul, dan dari bagian atas tanda tersebut uap refrigran yang terbentuk dalam evaporator tersebut dihisap masuk ke kompresor.
2.2 Bahan Pendingin (Refrigran)
Bahan pendingin atau refrigran adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan pendingin yg digunakan mengambil panas dari evaporator dan membuangnya dalam kondensor. Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida.
Bahan pendingin (refrigran) banyak sekali macamnya, tetapi tidak satupun yang dapat dipakai untuk semua keperluan pendinginan. Suatu bahan pendingin mempunyai syarat–syarat untuk keperluan proses pendinginan antara lain :
1. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
2. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya.
3. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin.
4. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana maupun dengan alat detector kobocoran.
5. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
6. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap evaporator sebesar–besarnya.
7. Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar aliran refrigeran dalam pipa sekecil mungkin.
8. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
9. Konduktifitas thermal yang tinggi.
10. Konstanta dieletrika dari refrigeran yang kecil, tahanan lisrtrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik.
11. Tidak merusak tubuh manusia.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Jadwal Praktikum
Percobaan “Refrigrasi Test” dilakukan di laboratorium Fenomena Dasar Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Medan, ada periode TA 2015/2016
3.2 Gambar Peralatan Dan Bahan Pengujian
Keterangan :
aa. Komperesor h. Evaporator
bb. Kondensor i. Alat ukur tekanan dan katup kontrol
cc. Reservor tank j. Display control
dd. Filter j. Kabin
ee. Set Glass
f. f. Katup selenoid
gg. Katup ekspansi
Adapun penjelasan prosedur percobaan dari diagram alir diatas adalah:
a. MULAI
Memulai praktikum pada jadwal yang telah ditentukan.
b. Mengisi daftar hadir
Mengisi daftar hadir sesuai petunjuk yang diberikan asisten yang bersangkutan.
c. Responsi
Sebelum melakukan responsi, praktikan diberikan waktu membaca modul praktikum Fluid friction.
d. Menyiapkan Alat Dan Mesin Refrigrasi
Menyiapkan alat-alat pendukung dan mesin Refrigrasi sebelum melakukan percobaan..
e. Memperkenalkan bagian-bagian mesin uji Refrigrasi
Asisten akan mengenalkan bagian-bagian mesin Refrigrasi dan cara kerjanya, serta menjelaskan aliran-aliran fluida dari katup suction dan discharge pada pompa
f. Mengatur variabel-variabel yang diperlukan pada control panel
Menghidupkan mesin uji refrigrasi sehingga mesin dapat digunakan untuk melakukan pengujian.
g. Melakukan percobaan
§ Mencatat suhu lingkungan.
§ Mengamati proses kerja yang terjadi pada mesin uji refrigrasi.
h. Mengukur koefisien-koefisien yang diperlukan
§ Mencatat temperetur T1,T2,T3,T4,T5, pada thermometer/termokopel
§ Mencatat tekanan suction (Lp) dan discharge (Hp) pada alat ukur tekanan.
i. Mengulangi percobaan
Mengulangi percobaan sebanyak 6 kali pengamatan, dimana pengamatan pertama dengan kedua dan seterusnya dilakukan dalam selang waktu 5 menit sekali.
j. Membersihkan mesin refrigrasi dan alat
Membersihkan mesin uji refrigrasi dan alat-alat pendukung lainnya, serta mengembalikannya ke tempat semula.
k. Penjelasan tentang laporan dan analisa data percobaan
Asisten menjelaskan tata cara penulisan laporan serta cara menghitung variabel-variabel yang didapat dari percobaan diatas.
l. Selesai
BAB IV
ANALISA DATA
4.1 Pengolahan Data
1. Tekanan Discharge ( Hp )
P(psig) +14,7 =…………………..psia
2. Tekanan Suction ( Lp )
P(psig) + 14,7 =…………………..psia
3. Temparatur Pluida Masuk Compressor
T1 =………….0C
4. Temperatur Fluida Keluar Comperessor
T2 =………….0C
5. Temperatur Keluar Kondensor
T3 =………….0C
6. Kapasitas Mesin
Qe = 2,46 KW
7. Efek Refrigrasi (qe)
Qe = h1 - h4 …..(kj/kg)
h1 = entallpi pada T1
h4 = entalpi pada T4
8. Laju Aliran Massa (m)
m= Qe/qe……kg/s
dimana Qe= kapasitas mesin (kj/s)
qe = efekrefrigrant (kj/kg)
9. Kerja Kompresi (qw)
qw = h2 – h1…………………..(kj/ kg)
Dimana: h1=enthalpy T1
h2= enthalpy T2
10. Kerja Compressor (Qw)
Qw = m.qw………(kj/s)
11. Panas Yang Di Lepas Proses Kondensasi (qc)
qc =h2 – h3 atau qc= qe + qw
12. Panas Yang Di Lepas Kondensor (Qc)
Qc = m . (h2-h3) atau Qc = m.qc…………..(kj/kg)
13. Coefisien Of Perpormance (COP)
COP = h1-h3h4/h2-h1
4.1 Grafik
1. Grafik qe,qw vs waktu(s)
2. Grafik COP,HP vs Waktu(s)
DAFTAR FUSTAKA
Modul praktikan “LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN” Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Medan. T.A 2015/2016
Tidak ada komentar:
Posting Komentar