Rabu, 16 Juni 2010

LAPORAN PRAKTIKUM
PENGUJIAN PRESTASI MESIN

MODUL PRAKTIKUM PENGUJIAN MESIN PENDINGIN
TANGGAL PRAKTIKUM 29 Mei 2010
KELOMPOK III (Tiga)
NAMA / NIM Sopari / 2006030467
NAMA REKAN KERJA 1. Johan Kresnawan
2. Margono
3. Sopari
4. Yurohman

PEMBIMBING Ir. Djuhana, M.Si

LABORATORIUM PENGUJIAN PRESTASI MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PAMULANG
TANGERANG SELATAN – 2010
DAFTAR ISI

Halaman
Halaman Judul……………...………………………………………………………...….1
Daftar isi ………………………………………………………………………………....2
Pengujian mesin pendingin……………………………………………….……………..3
Data/spesifikasi mesin………………………………………………………………....…4
Teori Umum tentang mesin uji yang digunakan………………………….……..…….5
Prosedur Percobaan……………………..…………………………………….………..10
Pengolahan Data/Tugas-tugas…………………….……………………………...……11
Penutup……………………………………………………………………………...…..16

BAB I
PENGUJIAN MESIN PENDINGIN
1. Tujuan Praktikum
Tujuan praktikum ini adalah untuk menentukan karakteristik sistem pendingin kompresi uap dan karakteristik apabila sistem tersebut bekerja sebagai sistem pompa kalor.
Besar-besaran yang perlu ditentukan dari hasil praktikum adalah:
1. Laju aliran massa refrijensi; mref (kg/det)
2. Efek pemasaran bila siklus, bekerja sebagai mesin pompa kalor Qk (kW)
3. Efek pendinginan bila siklus bekerja sebagai mesin pendingin Qpen (kW) & TR (Ton refrejensi)
4. COP (Coeffecient of Performance) dari mesin pendingin
5. PF (Performance faktor) dari mesin pompa kalor
6. Laju aliran massa udara pada saluran udara kondensor mUd.kon (kg/det)
7. Laju aliran massa udara pada saluran udara evaporator mud.kon (kg/det)
8. Laju aliran kalor yang diserap oleh udara pada saluran udara kondensor ; Qud.kon(kW)
9. Laju aliran kalor yang diserap oleh udara pada saluran udara evaporator ; Qud.kon(kW)
10. Faktor simpang (by pass faktor) BF; dan faktor sentuh (contact factor); CF dari evaporator

2. Deskripsi Mesin Pendingin
Mesin refrijerasi yang digunakan dalam pencobaan ini adalah jenis siklus kompresi uap RANKINE.
Secara skematik peralatan praktikum diperlihatkan pada gambar-1

Gambar-1 Skema pengujian mesin pendingin kompresi uap
3. Keterangan Sistem Pengujian Mesin Pendingin
1. Refrijeran yang digunakan pada mesin pendingin ini adalah Freon 22
2. Kompresor yang digunakan jenis rotary yang biasa digunakan pada
sistem pengkondisian udara, motor listrik dipasang terpadu dalam
kompresor (Hermetic)
3. Kondensor dan evaporator adalah penukar panas dari jenis koil bersirip
4. Pada praktikum ini digunakan pipa kapiler diameter berbeda
5. Setiap station masuk dan keluar dari kompenen utama mesin pendingin
ini dipasang termometer untuk mengetahui kondisi refrijeran pada
daerah tersebut
6. Saluran udara persegi empat. Kipas udara berfungsi untuk
menciptakan aliran udara dalam saluran udara, kecepatan aliran dapat
diatur dengan merubah putaran kipas udara (fan)
7. Anemometer untuk mengukur kecepatan udara yang mengalir dalam saluran udara
8. Suhu udara sebelum dan sesudah kondensor dan evaporator mesin
refrijerasi dapat diketahui dengan mengukur temperatur bola basah dan
bola kering
9. Manometer diameter 70 mm, pembacaan 0 - 17.5 kg/cm2 (0-250 psi)
tekanan rendah resolusi 1 psi, untuk melihat tekanan refrijeran
10. Manometer diameter 70 mm, pembacaan 0-35 kg/cm2 (0-500 psi)
tekanan rendah resolusi 1 psi, untuk melihat tekanan refrijeran
11. Termometer gelas bola basah/kering (wet/dry bulb) daerah ukuran 0 -
100 °C, untuk mengukur suhu udara saluran masuk dan keluar dari
mesin pendingin















BAB II
DASAR TEORI
Siklus refrijerasi kompresi uap bekerja sebagai berikut: Fluida kerja dikompresikan oleh kompresor dari tingkat keadaan 1 ke tingkat keadaan 2 pada tekanan tinggi fluida kerja diembunkan dalam kondensor ketingkat ke 3 kemudian di-ekspansikan oleh katup ekspansi ketingkat 4 dan berevaporator di dalam evaporator kembali ke tempat keadaan 1.
Apabila untuk proses-proses di atas diterapkan, maka diagram pernyataan proses dari siklus adalah seperti ditunjukan dalam gambar 2a.
Sedangkan proses pola dari udara yang mengalami pemanasan di saluran kondensor, dan udara yang mengalami pendinginan di saluran evaporator, masing-masing ditunjukkan pada gambar 2b dan 2c.

Gambar 2a Proses pola Siklus refjerasi kompresi uap yang sebenarnya

Gambar 2b Proses pola udara di saluran kondensor

Gambar 2c Proses pola udara di saluran evaporator
Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan :
Untuk mencari:
mref = laju aliran massa refrijerasi
mref = kg/det…………………........................... (3.1)
Wk = Daya kompresi = 0.7 x daya listrik motor penggerak
h = Entalpi refrijerasi (didapat dari grafik P-h Freon -22)
Qk = Pemanasan pada kondensor
Qk = mref (h2 – h3) (Kw)……………………………………… (3.2)
Qev = Pendinginan pada evaporator
Qev = Mref (h2 – h3)……………………………………………. (3.3)
COP = Coefficient of performance
COP = ………………………………………. (3.4)
PF = Performance factor
PF = ………………………………………. (3.5)
Vud.con = laju aliran massa udara pada kondensor
ρud.con = ρud.con A Vud.con (kg/det) ……………………... (3.6)
ρud.con = massa jenis udara pada saluran kondensor (kg/m3)
A = luas penampang saluran udara kondensor (m2)
Vud.con = kecepatan rata-rata aliran udara pada saluran kondensor (m/det)
mud.ev = ρud.ev A Vud.ev (kg/det) ……………………………... (3.7)
ρud.con = massa jenis udara pada saluran kondensor (kg/m3)
A = luas penampang saluran udara kondensor (m2)
Vud.con = kecepatan rata-rata aliran udara pada saluran kondensor (m/det)
Qud.con = Laju liran kalor di saluran udara kondensor
Qud.con = mud.com (hb* - ha*) (kW) ………………………............. (3.8)
hb* = entalpi udara pada station keluar kondensor ( kJ/kg udara kering)
ha* = entalpi udara pada station keluar kondensor (kJ/kg udara kering)
Qud.ev = laju aliran kalor di saluran udara evaporator
Qud.ev = mud.ev (hc* - hd*) …………………………….................... (3.9)

Hc* = entalpi udara pada station keluar kondensor (kJ/kg udara kering)
Hd* = entalpi udara pada station keluar kondensor (kJ/kg udara kering)
BF dan CF = Faktor simpang dan factor sentuh evaporator
BF dan CF evaporator dapat ditentukan dari proses pola udara pada diagram
psikometrik (lihat gambar 3)


Gambar 3 Grafik psikometrik Cara mencari niiai BF dan CF evaporator
BF = …………………............................................................. (3.10)
CF = …………………............................................................. (3.11)
BF+CF = 1 …………………............................................................. (3.12)




1 . Prosedur Percobaan
a. Pemeriksaan Sebelum Melakukan Percobaan
1. Saklar listrik pada papan pengaturan pada posisi "off
2. Selektor untuk menjalankan kipas dan kompresor pada posisi "off

3. Periksa air destilasi untuk pengukuran temperature bola basah dari
udara yang mengalir dalam saluran yang melewati evaporator dan
kondensor
4. Katup-katup dari instalasi pipa sirkulasi refrijeran untuk membentuk
siklus berada dalam keadaan terbuka
2. Cara Menjalankan Mesin
1. Hubungkan kabel listrik masukan dari sistem dengan sumber listrik
satu phasa
2. Rubahlah posisi selector pada posisi "on"
3. Jalankan kipas udara evaporator dan kondensor, sesuai dengan
putaran yang ditentukan
4. Jalankan motor penggerak kompresor, dengan merubah posisi
t selector ke "low cool"
3. Pengamatan yang Dilakukan
1. Perhatikan tekanan dan temperatur, untuk menentukan tingkat
keadaan refrijeran pada beberapa tempat yang penting
2. Perhatikan termometer bola basah dan bola kering pada saluran udara
kondensor dan evaporator
3. Lakukanlah pengukuran kecepatan aliran dengan anemometer
beberapa titik saluran udara kemudian rata-ratakan hasilnya.
4. Lakukan pengujian untuk :
- Dua kecepatan fan (rendah dan tinggi)
- Diameter pipa kapiler yang berbeda



4. TUGAS – TUGAS
1. Buktikan rumus – rumus yang ditulskan pada persamaan 1 s.d 6
2. Dari hasil pengamatan buatlah :
- Proses pola dari siklus refrijeran kompresi uap
- Proses pola dari udara pada saluran kondensor dan saluran evaporator
3. Hitung : mref, Qk, Qev, COP, Pf, Mud.ev, Qud. Con, Qud.ev, BF, dan CF evaporator
4. Analisis dan bandingkan semua besaran pada butir 3.4 diatas untuk berbagai kondisi pengujian
5. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan.


HASIL PRAKTIKUM
PENGUJIAN MESIN PENDINGIN






ALAT
UKUR KOMPRESI
(h2) KONDENSASI
(h3) EKSPANSI
(h4) EVAPORASI
(h1) A
(Ampere) V
(Voltage)
Tekanan 12,5 Bar 12,5 Bar 8 Psi 8 Psi 2,4 Ampere 180 Volt
Suhu 36 C 35 °C -32 °C -31 °C
I. PENGUJIAN DENGAN PIPA KAPILER 0,7





II. PENGUJIAN DENGAN PIPA KAPILER 0,8

ALAT
UKUR KOMPRESI
(h2) KONDENSASI
(h3) EKSPANSI
(h4) EVAPORASI
(h1) A
(Ampere) V
(Voltage)
Tekanan 13,5 Bar 13,2 Bar 11 Psi 10 Psi 3 Ampere 180 Volt
Suhu 38 C 37 °C -27 °C -28 °C


III. PENGUJIAN DENGAN PIPA KAPILER 1,07

ALAT
UKUR KOMPRESI
(h2) KONDENSASI
(h3) EKSPANSI
(h4) EVAPORASI
(h1) A
(Ampere) V
(Voltage)
Tekanan 16 Bar 15 Bar 35 Psi 34 Psi 2,4 Ampere 180 Volt
Suhu 44 C 41°C -11 °C -11 °C

ANALISA DATA
• PADA KATUP EKSPANSI UKURAN 0,7 MM
Kompresi
T = 36°C
P = 12,5 BAR
= 12,5 x 100
= 1250 Kpa
H2 = 416 Kj/Kg ( grafik P-H )



Kondensasi
T = 35°C
P = 12,5 BAR
= 12,5 x 100
= 1250 Kpa
H3 = 244 Kj/Kg ( grafik P-H )

Ekspansi
T = -32°C
P = 8 Psi
= 8 : 14,5 = 0,55 Bar
= 0,55 x 100
= 55 Kpa
H4 = 162 Kj/Kg ( grafik P-H )
Evaporasi
T = -31°C
P = 8 Psi
= 8 : 14,5 = 0,55
= 0,55 x 100
= 55 Kpa
H1 = 394 Kj/Kg ( grafik P-H )

• DAYA
P = V x I
= 180 x 2,4
= 432 watt

1. Daya Kompresor
Wk = daya kompresi x daya motor
= 0,7 x 432
= 302,4 watt
= 0,3024 Kw
2. Masa Refrijerasi
= Wk / h2-h1
= 0,3024 / ( 416 – 394 )
= 0,014
3. Pemanasan kondensor

Q out = Mr x ( h2- h4 )
= 0,014 x ( 416 -162 )
= 3,356

Q in = Mr x ( h1-h4 )
= 0,014 x ( 394 – 162 )
= 3,328



4. COP
COP pemanas = Q out / Wk
= 3,356 / 0,3024
= 11,098
COP pendingin =
= 3,328 / 0,3024
=11,005
5. Performance Factor
Pf = Qk/ Wk = h2-h3 / h2-h1
= 416 - 244 / 416 - 394
= 172 / 22
= 7,818

• PADA KATUP EKSPANSI 0,8 MM
Kompresi
T = 38°C
P = 13,5 BAR
= 13,5 x 100
= 1350 Kpa
H2 = 420 Kj/Kg ( grafik P-H )

Kondensasi
T = 37°C
P = 13,2 BAR
= 13,2x 100
= 1320 Kpa
H3 = 245 Kj/Kg ( grafik P-H )
Ekspansi
T = -27°C
P = 11 Psi
= 11 : 14, 5 = 0.76 bar
= 0,76 x 100
= 76 Kpa
H4 = 168 Kj/Kg ( Grafik P-H )

Evaporasi
T = -28°C
P = 10 Psi
= 10 : 14,5 = 0,69 bar
= 0,69 x 100
= 69 Kpa
H1 = 396 Kj/Kg ( Grafik P- H )

• Daya
P = V x I
= 180 x 2,4
= 432 watt

1. Daya Kompresor
Wk = daya kompresi x daya motor
= 0,7 x 432
= 302,4 watt
= 0,3024 Kw
2. Masa Refrijerasi
= Wk / h2-h1
= 0,3024 / ( 420-396 )
= 0,0126



3. Pemanasan Kondensor
Qout = Mr x ( h2-h4 )
= 0,0126 x ( 420- 168 )
= 3,1752

Qin = Mr x ( h1-h4 )
= 0,0126 x ( 396 – 168
= 2,873

4. COP
COP Pemanas = Qout / Wk
= 3,1752 / 0,3024
= 10,5

COP Pendingin = Qin / Wk
= 2,873 / 0,3024
= 9,5



5. Performance factor
Pf = Qk/Wk = h2-h3/ h2-h1
= 420 – 245 / 420 - 396
= 175 / 24
= 7,29



• PADA KATUP EKSPANSI 1,07 MM
Kompresi
T = 44°C
P = 16 BAR
= 16 x 100
= 1600 Kpa
H2 = 418 Kj/Kg

Kondensasi
T = 41°C
P = 15 BAR
= 15 x 100
= 1500 Kpa
H3 = 252 Kj/Kg

Ekspansi
T = -11°C
P = 35 Psi
= 35 : 14,5 = 2,41 bar
= 2,41 x 100
= 241 Kpa
H4 = 187 Kj/Kg

Evaporasi
T = -11°C
P = 34 Psi
= 34 : 14,5 = 2,35
= 2,35 x 100
= 235 Kpa
H1 = 405 Kj/Kg

• Daya
P = V x I
= 180 x 2,4
= 432 watt



1. Daya Kompresor
Wk = daya kompresi x daya motor
= 432 x 0,7
= 302,4 watt
=0,3024 Kw
2. Masa Refrijerasi
= Wk / h2-h1
= 0,3024 / ( 418 -405 )
= 0,023

3. Pemanasan Kondensor
Qout = Mr x ( h2-h4 )
= 0,023 x ( 418-187 )
= 5,313
Qin = Mr x ( h1-h4 )
= 0,023 x ( 405 – 187 )
= 5,014
4. COP
COP pemanas = Qout / Wk
= 5,313 / 0,3024
= 17,57

COP pendingin = Qin / Wk
= 5,014 / 0,3024
=16,58


5. Performance Factor
Pf = Qk / Wk
= h2-h3 / h2-h1
= ( 418 – 252 ) / ( 418 – 405 )
= 166 / 13
= 12,77




PENUTUP

KESIMPULAN
• Diameter katup ekspansi mempengaruhi nilai COP , dimana jika semakin besar katup ekspansinya , maka nilai COP nya semakin tinggi
• Nilai COP yang tertinggi sebesar 17,57
• Katup ekspansi berfungsi untuk menurunkan tekanan yang akan masuk ke evaporator


SARAN
• Dalam pengambilan data untuk keperluan penelitian sebaiknya tunggu sampai beberapa saat hingga mesin bekerja pada keadaan yang optimum
• Untuk menjaga keandalan mesin sebaiknya ikuti petunjuk pengoperasian mesin pendingin