Post on 22-Jan-2016
description
LAPORAN AKHIR
PRATIKUM ENERGI II
PEMANFAATAN ENERGI PANAS TERBUANG PADA MESIN AC
LABORATORIUM FISIKA ENERGI
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PADJADJARAN
2013
Nama : Rahayu Agustia
NPM : 140310100041
Partner : Annisa Yulianda
NPM : 140310100053
Hari/Tanggal : Selasa, 14 Mei 2013
Waktu : Pukul 12.30 s.d 16.00 WIB
Asisten : Rizki Akbar
LEMBAR PENGESAHAN
PRATIKUM ENERGI II
PEMANFAATAN ENERGI PANAS TERBUANG PADA MESIN AC
NILAI Jatinangor, 14 Mei 2013 Asisten, LAPEND SPEAKEN LAPAK
( )
,
Nama : Rahayu Agustia
NPM : 140310100041
Partner : Annisa Yulianda
NPM : 140310100053
Hari/Tanggal : Selasa, 14 Mei 2013
Waktu : Pukul 12.30 s.d 16.00 WIB
Asisten : Rizki Akbar
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Definisi konservasi energi menurut Undang-Undang (UU) Energi
No.30/2007 dan Peraturan Pemerintah (PP) tentang Konservasi energi adalah
upaya sistematis, terencana, dan terpadu guna melestarikan sumber daya energi
dalam negeri serta meningkatkan efisiensi pemanfaatannya. Sedangkan efisiensi
energi bisa diartikan sebagai upaya untuk mengurangi konsumsi energi yang
dibutuhkan dalam menghasilkan suatu jenis produk maupun jasa tanpa
mengurangi kualitas dari produk dan jasa yang dihasilkan. AC digunakan untuk
mendinginkan dan memanaskan ruangan pada bangunan ataupun pada kendaraan.
AC mesin pendingin membuang panasnya kelingkungan. Besarnya energi panas
yang dibuang kelingkungan tersebut berasal dari panas yang di serap di dalam
ruangan yang didinginkan ditambah energi panas hasil kerja kompresi dari
kompresor mesin pendingin tersebut. Panas yang terlepas ke lingkungan biasanya
terbuang begitu saja. Untuk lebih mengefisiensikan pemakaian AC, maka
dilakukan pengelolaan pada limbah AC dengan memanfaatkan energi panas yang
terbuang pada mesin AC untuk memanaskan air.
1.2 Identifikasi Masalah
Dengan latar belakang yang telah disebutkan sebelumnya maka dapat di
identifikasikan masalah sebagai berikut : Bagaimana prinsip dan cara kerja dari
mesin AC, bagaimana konversi energi pada mesin AC dan bagaimana cara untuk
menentukan temperatur air di dalam tangki pemanas?
1.3 Tujuan Percobaan
1. Memahami prinsip kerja mesin AC.
2. Memahami cara kerja mesin AC
3. Memahami konversi energi.
4. Menentukan temperatur air di dalam tangki pemanas
1.4 Metoda Percobaan
Untuk memperoleh data yang berhubungan dengan percobaan digunakan
metode kepustakaan (Library research) dan metode lapangan (Field
research).Percobaan kepustakaan (Library research) dilakukan untuk
memperoleh kerangka teori dari beberapa pendapat yang dikemukakan oleh
para ahli dan yang ada hubungannya dengan masalah yang akan
dibahas.Sedangkan percobaan lapangan (Field research) dimaksudkan untuk
memperoleh data-data tentang penelitian yang dikumpulkan dan kemudian
dianalisa.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan Laporan ini terdiri dari 5 Bab. Bab I adalah bab
pendahuluan yang isinya membahas tentang latar belakang, identifikasi
masalah, tujuan percobaan, metoda percobaan, sistematika penulisan serta
pemberitahuan tempat dan waktu pelaksanaan percobaan. Bab II adalah bab
tinjauan pustaka. Bab III adalah bab mengenai metodologi percobaan, bab ini
menjelaskan prosedur yang akan kita lakukan, keterangan serta kegunaan
alat-alat tersebut dan tata cara pengambilan data. Bab IV adalah bab data dan
pembahasan. Dalam bab ini akan dicantumkan data hasil dari percobaan
dalam bentuk tabel. Pada bab ini juga terdapat pengolahan data dan grafik
terkait percobaan. Bab V adalah kesimpulan berisi rangkuman hasil – hasil
yang didapat dalam percobaan
1.6 Waktu dan Tempat Percobaan
Percobaan dilakukan pada tanggal 30 April 2013, pukul 13.30
sampai dengan 16.00 WIB. Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Fisika
Energi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Padjadjaran.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air Conditioner (AC)
Air conditioner (AC) adalah peralatan yang digunakan untuk
mengambil panas dari suatu area ataupun menyediakan panas di suatu area,
dengan menggunakan refrigeration cycle. Secara umum, saat ini AC
digunakan untuk mendinginkan dan memanaskan ruangan pada bangunan
ataupun pada kendaraan.
Fungsi utama dari AC ada 4 yaitu:
1. Memperoleh suhu yang diinginkan dan konstan sepanjang hari
2. Memperoleh kelembaban udara yang konstan sepanjang hari
3. Memperoleh sirkuit/aliran udara yang bisa disesuaikan dengan kebutuhan
4. Membersihkan/menyaring debu dan asap dari udara.
Suatu sistem yang mengkonbinasikan pemanasan, ventelasi dan
AC sering disebut dengan sistem HVAC ( heating, ventelation and air
condtioning). Sistem berfungsi untuk menyediakan udara segar yang sudah
disaring, pemanasan ataupun pendinginan udara, serta mengontrol
kelembaban udara pada suatu ruangan.
Keterangan :
1. Condensing coil
2. Expansion valve
3. Evaporator coil
4. Compressor
Gambar 2.1 Diagram Sistem Pendingin
2.2 Prinsip Kerja
Refrigerator atau mesin pendingin bekerja dengan menyerap kalor pada
suhu rendah ( di dalam ruangan) kemudian dibuang ke suhu yang lebih tinggi ( di
luar ruangan). Mesin refrigerasi ini bekerja menggunakan siklus atau daur
kompresi uap, dimana fluida kerjanya disebut dengan refrigeran. Dasar dari daur
ini dikembangkan dari daur refrigerasi carnot.
Gambar 2.2 Siklus Karnot
Proses kerjanya adalah sebagai berikut;
1-2 Proses penyerapan kalor QL isotermal oleh refrigeran dari suhu rendah TL
2-3 Proses kompresi adiabatis dan temperatur menjadi TH.
3-4 Proses pengeluaran kalor QH isotermal oleh refrigeran pada suhu tinggi TH
refrigeran berubah fasa dari uap jenuh menjadi cairan jenuh
4-1 Proses ekspansi adiabatis sehingga temperatur turun mejadi TL
Daur refrigerasi carnot menghasilkan efisiensi sistem paling tinggi
sehingga daur ini sering menjadi acuan. Tetapi proses kerja yang menggunakan
daur refrigerasi carnot dalam aplikasinya tidak praktis dan sulit untuk diwujudkan.
Untuk proses penyerapan kalor dan pembuangan kalor secara isotermal tidak ada
masalah [ proses 1-2 dan 3-4], kondisi ini dapat dibuat tanpa mengalami
kesukaran. Penyerapan kalor dengan evaporator dan pembuangan kalor dengan
kondensor. Kesulitan muncul apabila kita mengkompresi fluida dengan kondisi
dua fasa antara cairan dan uap [proses 2-3]. Kemudian kesulitan terjadi juga
apabila kita mengekspansi fluida dalam keadaan cairan [proses 4-1]. Untuk
mengatasi permasalahan tersebut dibuat solusi sebagai berikut; 2 Proses kompresi
2-3 harus berlangsung pada kondisi uap semua pada kompresor dan 2 Proses
ekpansi 4-1 fluida pada turbin diganti diekspansikan pada katup ekspansi
Proses kerjanya adalah sebagai berikut;
1-2 Proses kompresi adiabatis pada kompresor
2-3 Proses pengeluaran kalor isobarik pada kondensor
3-4 Proses trotling pada katup ekspansi
4-1 Proses penyerapan kalor isobarik pada evaporator
Fluida kerja yang dipakai pada sistem refrigerasi kompresi uap adalah
fluida kerja dengan karakteristik khusus yaitu mampu mengembun dengan baik,
mampu menguap dengan baik dan mempunyai daya serap kalor yang baik. Sifat-
sifat ini sangat dibutuhkan karena pas dengan jalannya proses sistem daur
kompresi uap. Refrigen yang mudah mengembun akan melepas panas yang baik
kelingkungan di kondensor. Pada akhir proses pengembunan refrigen sepenuhnya
menjadi cair. Sifat penguapan yang baik berpengaruh terhadap kemampuan yang
sering dinamakan “efek pendinginan” atau “dampak refrigerasi”, sifat inilah yang
paling penting untuk pemilihan refrigeran. Pada proses penguapan pada
evaporator adalah proses penyerapan kalor pada “daerah pendinginan”, pada akhir
proses semua refrigeran harus dalam kondisi uap semua (jenuh), jika masih
terdapat cairan akan sangat merugikan pada proses kompresi.
2.3 Komponen Utama Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Peralatan utama yang mendukung sistem daur refrigerasi dapat dijelaskan
dengan gambar diagram siklus refrigerasi pada Air conditioner (AC). Adapun
komponen komponen utama dari daur kompresi uap pada AC yaitu :
1. Kompresor
Kompresor adalah sebagai penggerak refrigeran untuk bersirkulasi.
Kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang
bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan
tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.
2. Kondensor
Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dari refrigerant ke
lingkungan. Kondensor merupakan bagian yang “panas” dari air
conditioner. Kondensor bisa disebut heat exchange yang bisa
memindahkan panas ke udara atau ke intermediate fluid untuk membawa
panas ke orifice tube.
3. Orifice Tube
Orifice tube merupakan tempat di mana cairan bertekanan tinggi
diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah.
Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang
juga katup ekspansi.
4. Katup ekspansi
Katup ekspansi adalah alat yang berfungsi untuk mengekspansikan
refrigeran sehingga tekanannya turun. Katup ekspansi merupakan
komponen penting dalam sistem air conditioner. Katup ini dirancang untuk
mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah
wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup
pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin.
5. Evaporator
Evaporator adalah tempat dimana kalor dari lingkungan diserap
untuk digunakan penguapan refrigeran. Refrigent dalam evaporator mulai
berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung
sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator /
pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan
yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum
melalui compressor AC untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam
sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk
menyerap kelembapan dari refrigent.
6. Thermostat
Thermostat pada air conditioner beroperasi dengan menggunakan
lempeng bimetal yang peka terhadap perubahan suhu ruangan. Lempeng
ini terbuat dari 2 metal yang memiliki koefisien pemuaian yang berbeda.
Ketika temperatur naik, metal terluar memuai lebih dahulu, sehingga
lempeng membengkok dan akhirnya menyentuh sirkuit listrik yang
menyebabkan motor AC aktif.
2.4 Cara kerja mesin AC
Gambar 2.3 Prinsip kerja AC
Compressor AC yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai
alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke
dalam compressor AC dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di
kondenser.
Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase
dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan
kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya
kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi compressor
yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang
akan didinginkan.
Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser
relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada
pipi-pipa evaporator.
Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari
fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada
katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah
kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam
evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap,
perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa
sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator
tekanannya menjadi sangat turun.
Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada
dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada
pada kondenser.
Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka
untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini
membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang
dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan
didinginkan.
Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan
didinginkan maka enthalpi substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun,
dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan
akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi
pendinginan yang sesuai dengan keinginan. Dengan adanya mesin pendingin
listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi
dapat dengan mudah dilakukan.
Secara alamiah semua proses alir terjadi karena ada beda tekan, yaitu dari
tekanan lebih tinggi ke tekanan lebih rendah. Jadi tidak mungkin selama
refrigeran mengalir tanpa ada penurunan tekanan (pressure drop), hal ini terjadi
karena selama mengalir refrigeran banyak kehilangan energi untuk mengatasi
hambatan aliran.
2.5 Prinsip kerja sistem pemanas air pada mesin pendingin ruangan.
Alat pemanas air yang dipasangkan secara seri terhadap kondesor
pendingin ruangan terlihat pada gambar dibawah, maka memungkinkan sistem
tersebut dapat bekerja secara bersamaan sebagai mesin pendingin ruangan dan
memanfaatkan panasnya untuk memanaskan air. Adapun prinsip kerja dari istem
ini adalah sebagai berikut:
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Pemanas Air Pada Mesin AC
Pertama proses kompresi dimana uap refrigeran dikompresikan dari
tekanan ketekanan tinggi sehingga refrigeran mempunyai tepmperatur
yang cukup tinggi.
Kedua proses kondensasi dimana uap refrigeran yang cukup panas
dialirkan kedalam alat pemanas air, sehingga terjadi proses pelepasan
panas dari refrigeran ke air yang ada didalam tangki.
Keriga, refrigeran yang sudah mengalami penurunan temperatur kemudian
dikondensasikan melalui kondensor. Disini peran kondensor pada awal
pemanasan tidak begitu besar karena panas dari refrigeran banyak diserap
oleh air selama melewati tangki air, kemudian setelah temperatur didalam
tangki sudah mulai meningkat maka kondensor sudah mulai berfungsi.
Keempat, proses ekspansi dimana refrigeran yang sudah terkondensasikan
diekspansikan melaui pipa kapiler sehinngga mengalami penurunan
tekanan dan fasa dari refrigeran mulai berubah menjadi campuran.
Terakhir, proses evaporasi dimana campuran refrigeran menerima panas
dari ruangan yang didinginkan sehingga berubah fasa menjadi uap dan
udara yang melepas panas mengalami penurunan temperatur menyebabkan
temperatur udara di ruangan menjadi sejuk.
BAB III
METODA PERCOBAAN
3.1. Alat dan Bahan
1. Seperangkat peralatan mesin air conditioner (AC)
Mesin AC yang digunakan adalah tipe split dengan kapasitas 1 hp, adapun
data spesifikasi dari mesin ini adalah sebagai berikut :
Model DG-09Gz
Kapasitas 1 hp (9000 btu/h) = 2636,98 W
Daya listrik 980 Watt
Jenis Refrigerant R-22
Tekanan kondensor = 2,7 Ma
Tekanan evaporator = 0,65 Mpa
Arus listrik = 4,5 – 5,5 Ampere
Tegangan listrik = 220 – 240 V
2. Alat ukur temperatur ruang berfungsi untuk mengukur suhu
3. Alat ukur kelembaban berfungsi mengukur kelembaban
4. Alat ukur tegangan dan alat ukur arus untuk mengukur tegangan dan arus
5. Alat ukur waktu untuk mengukur waktu
6. Alat ukur penukar panas.
Alat ukur penukar panas yang digunakan dari bahan tembaga dan
mempunyai konfigurasi koil tipe heliks dengan diameter pipa ¼ inchi dan
panjang 12 m
7. Tangki air berfungsi untuk menampung air
3.2 Prosedur Percobaan
1) Menyusun alat seperti gambar 1
Gambar 1. Blok diagram mesin AC beserta alat pemanasnya.
2) Mengukur debit aliran di beberapa titik pengukuran
3) Mengamati kenaikan temperature air dalam tangki terhadap waktu
4) Mengukur COP (Coefisien of performance)sebelum dihubungkan dengan
pemanas. (COP mesin AC menunjukkan perbandingan antara besarnya
kapasitas pendingin dengan daya kompesor)
5) Mengukur COP setelah dihubungkan dengan pemanas
BAB IV
DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengamatan
Tabel 1. Heat Exchanger
t (menit)
P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1
(oC)T2
(oC)T3
(oC)T4
(oC)T5
(oC)T6
(oC)0 0 165 170 27 36 26 26 29 273 41 175 190 31 47 25 28 31 286 45 175 195 32 53 25 29 32 299 48 175 200 33 58 26 29 34 2912 50 185 205 34 62 26 29 36 3115 52,5 190 210 35 65 26 29 37 3218 53,5 195 215 36 68 27 30 39 3321 54 195 217 36 70 27 29 41 3324 55 198 220 36 71 26 29 43 3427 56 200 222 37 71 26 29 44 3530 56 200 225 37 72 26 30 46 35
Tabel 2. AC
t (menit)
P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1
(oC)T2
(oC)T3
(oC)T4
(oC)T5
(oC)T6
(oC)0 0 146 155 32 33 32 26 44 353 62,5 220 230 54 65 27 31 44 366 61,5 215 225 57 68 26 30 43 359 61,5 215 230 58 69 27 31 43 3512 61,5 215 227 59 71 27 31 42 3515 61 215 230 60 72 27 31 42 3518 60,5 215 226 60 72 27 31 42 3521 60 215 226 60 72 27 31 42 3524 59 212 224 61 73 27 31 41 3527 59 212 225 61 73 27 31 41 3530 58,5 210 220 61 73 27 31 41 36
4.2 Pengolahan Data
4.2.1 Mencari nilai h (entalpi)
Untuk h1dan h3 dilihat pada tabel A-7 Saturated Refrigerant 22 (Liquid-
Vapor) dimana h3=h4 sedangkan h2s dilihat pada tabel A-9 Superheated
Refrigerant 22 (Vapor). Sehingga diperoleh :
Tabel 1. Heat Exchanger
t (mnt)
P1 (bar)
P2 (bar)
P3 (bar)
T1 (oC)
T2 (oC)
T3 (oC)
T4 (oC)
h1(kJ/kg) h2s(kJ/kg) h3(kJ/kg) h4(kJ/kg)
0 011,3
811,72 27 36 26 26 258,18 267,87 76,545 76,545
3 2,82712,0
713,1 31 47 25 28 259,1 273,54 75,293 75,293
6 3,10312,0
713,45 32 53 25 29 259,32 278,63 75,293 75,293
9 3,3112,0
713,79 33 58 26 29 259,52 282,77 76,545 76,545
12 3,44812,7
614,13 34 62 26 29 259,72 286,06 76,545 76,545
15 3,62 13,1 14,48 35 65 26 29 259,91 288,51 76,545 76,545
18 3,68913,4
514,82 36 68 27 30 260,11 290,95 77,798 77,798
21 3,72313,4
514,96 36 70 27 29 260,11 292,58 77,798 77,798
24 3,79213,6
515,17 36 71 26 29 260,11 293,39 76,545 76,545
27 3,86113,7
915,31 37 71 26 29 260,28 293,39 76,545 76,545
30 3,86113,7
915,51 37 72 26 30 260,28 294,2 76,545 76,545
Tabel 2. AC
t (mnt)
P1 (bar)
P2 (bar)
P3 (bar)
T1 (oC)
T2 (oC)
T3 (oC)
T4 (oC)
h1(kJ/kg) h2s(kJ/kg) h3(kJ/kg) h4(kJ/kg)
0 010,0
7 10,69 32 33 32 26 259,32 265,39 84,14 84,14
3 4,30915,1
7 15,86 54 65 27 31 261,92 285,77 77,798 77,798
6 4,2414,8
2 15,51 57 68 26 30 261,94 288,31 76,545 76,5459 4,24 14,8 15,86 58 69 27 31 261,95 289,16 77,798 77,798
2
12 4,2414,8
2 15,65 59 71 27 31 261,95 290,84 77,798 77,798
15 4,20614,8
2 15,86 60 72 27 31 261,96 291,68 77,798 77,798
18 4,17114,8
2 15,58 60 72 27 31 261,96 291,68 77,798 77,798
21 4,13714,8
2 15,58 60 72 27 31 261,96 291,68 77,798 77,798
24 4,06814,6
2 15,44 61 73 27 31 261,97 292,51 77,798 77,798
27 4,06814,6
2 15,51 61 73 27 31 261,97 292,51 77,798 77,798
30 4,03414,4
8 15,17 61 73 27 31 261,97 292,51 77,798 77,7984.2.2 Menghitung COP (Coefisien of Performance)
Dengan menggunakan persamaan :
Maka dapat diperoleh :
Tabel 1. Heat Exchanger
t (menit)
P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1
(oC)T2
(oC)T3
(oC)T4
(oC)T5
(oC)T6
(oC)COP
0 0 165 170 27 36 26 26 29 2718,757
4
3 41 175 190 31 47 25 28 31 2812,723
2
6 45 175 195 32 53 25 29 32 299,5316
5
9 48 175 200 33 58 26 29 34 297,8682
6
12 50 185 205 34 62 26 29 36 316,9527
4
15 52,5 190 210 35 65 26 29 37 326,4131
3
18 53,5 195 215 36 68 27 30 39 335,9115
621 54 195 217 36 70 27 29 41 33 5,614824 55 198 220 36 71 26 29 43 34 5,5161
1
27 56 200 222 37 71 26 29 44 355,5495
7
30 56 200 225 37 72 26 30 46 355,4173
5
Tabel 2. AC
t (menit)
P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1
(oC)T2
(oC)T3
(oC)T4
(oC)T5
(oC)T6
(oC)COP
0 0 146 155 32 33 32 26 44 35 28,873 62,5 220 230 54 65 27 31 44 36 7,7216 61,5 215 225 57 68 26 30 43 35 7,039 61,5 215 230 58 69 27 31 43 35 6,76712 61,5 215 227 59 71 27 31 42 35 6,37515 61 215 230 60 72 27 31 42 35 6,19718 60,5 215 226 60 72 27 31 42 35 6,19721 60 215 226 60 72 27 31 42 35 6,19724 59 212 224 61 73 27 31 41 35 6,0327 59 212 225 61 73 27 31 41 35 6,0330 58,5 210 220 61 73 27 31 41 36 6,03
4.2.3 Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu
0 5 10 15 20 25 30 3505
101520253035
Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu
COP PemanfaatanCOP AC Biasa
Waktu (Menit)
COP
4.2.4 Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu
0 5 10 15 20 25 30 350
20406080
Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T1
Pemanfaatan PanasAC Biasa
Waktu (Menit)
Tem
pera
tur (
oC)
0 5 10 15 20 25 30 350
20
40
60
80
Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T2
Pemanfaatan PanasAC Biasa
Waktu (Menit)
Tem
pera
tur (
oC)
0 5 10 15 20 25 30 3505
101520253035
Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T3
Pemanfaatan PanasAC Biasa
Waktu (Menit)
Tem
pera
tur (
oC)
0 5 10 15 20 25 30 3523242526272829303132
Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T4
Pemanfaatan PanasAC Biasa
Waktu (Menit)
Tem
pera
tur (
C)
0 5 10 15 20 25 30 350
10
20
30
40
50
Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T5
Pemanfaatan PanasAC Biasa
Waktu (Menit)
Tem
pera
tur (
C)
0 5 10 15 20 25 30 350
10
20
30
40
Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T6
Pemanfaatan PanasAC Biasa
Waktu (Menit)
Tem
pera
tur (
C)
4.2 Analisa Data
Praktikum kali ini mengenai pemanfaatan panas terbuang pada
AC yang digunakan untuk pemanas air. Dilakukan dua percobaan yaitu
pengamatan untuk AC biasa dan AC yang sudah dihubungkan pada
pemanas air masing-masing selama 30 menit dengan pengamatan setiap 3
menit. Parameter yang diukur adalah tekanan dan suhu pada setiap proses.
Pada percobaan AC biasa maupun AC yang sudah dihubungkan
dengan pemanas air pada prinsipnya adalah sama. Pada pemanfaatan panas
terbuang, tangki air pemanas dihubungkan setelah kompresor dan sebelum
kondensor. Bisa dilihat bahwa P1 < P2. Hal ini sesuai dengan teori dimana
P1 merupakan tekanan sebelum masuk ke kompresor sedangkan P2
merupakan tekanan sesudah keluar dari kompresor. Dimana kompresor
mengubah fluida kerja/refrigerant berupa gas dari yang bertekanan rendah
menjadi gas yang bertekanan tinggi. Sedangkan P3 merupakan tekanan
setelah melewati kondenser. Pada bagian kondenser, refrigerant yang
dimampatkan akan berubah fase dari refrigerant fase uap menjadi
refrigerant fase cair. Pada kondensor tekanan refrigerant yang berada
dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan
tekanan refrigent yang berada pada pipa-pipa evaporator. Hal ini sesuai
dengan hasil percobaan dimana tekanan P3 lebih besar dibendingkan
dengan tekanan yang lain yakni mencapai 230 psi. Tidak terjadi perubahan
yang signifikan antara P2 dan P3 karena tidak melalui pemanpatan dan
sebagainya. Untuk tekanan awal pada saat t = 0 menit, seharusnya tekanan
bernilai nol. Tapi pada percobaan, ada nilai tekanan yang terukur pada P2
dan P3. Hal ini dapat disebabkan karena penggunaan alat sebelumnya
sehingga masih menyimpan energi. Untuk pengamatan temperatur
diperoleh T2 > T1. Karena fluida kerja sebelum memasuki kompresor
mempunyai suhu lebih rendah dibandingkan setelah melalui kompresor.
Sesuai dengan prinsip kerja dari kompresor yaitu meng-kompres /
memampatkan fluida kerja dari suhu rendah menjadi fluida bertekanan dan
suhu lebih tinggi. Dan bisa dilihat pada tabel bahwa T2 > T3. Hal ini
sesuai dengan teori dimana pada T2 fluida kerja berada pada temperatur
tinggi karena baru keluar dari kompresor, sementara pada T3 fluida kerja
telah melalui tangki water heater dimana terjadi transfer panas dari fluida
kerja ke air pada tangki sehingga T3<T2. Dari T3 fluida kerja melalui
kondenser dimana fluida kerja dikondensasikan, sehingga terjadi
perubahan fasa dari h3 menjadi h4 serta ada panas terbuang dari kondenser
ke luar sebesar Qk = h3 – h4. Pada T4 fluida kerja berada pada fasa cair
kemudian melalui evaporator untuk diuapkan sehingga fasanya berubah
menjadi fasa uap. Untuk temperatur T5 menuju T6 terjadi transfer panas
dari fluida kerja ke air pada tangki, sehingga diperoleh data T5>T6.
Untuk menghitung COP, terlebih dahulu mencari entalpi. Entalpi
dapat dilihat dari tabel. Untuk h1dan h3 dilihat pada tabel A-7 Saturated
Refrigerant 22 (Liquid-Vapor) dimana h3=h4 sedangkan h2s dilihat pada
tabel A-9 Superheated Refrigerant 22 (Vapor). Setelah dilakukan
pengolahan data, diperoleh nilai COP pada AC yang dihubungkan
pemanas lebih kecil dibandingkan dengan nilai COP pada AC biasa. COP
(Coefficient Of Performance) mesin AC menujukan perbandingan antara
besarnya kapasitas pendinginan dengan daya kompresor.
4.3 Tugas Pendahuluan
1. Jelaskan prinsip dan cara kerja mesin refrigasi kompresi uap
Jawab : Mesin refrigerasi adalah mesin yang bekerja menyerap kalor dari
lingkungan bersuhu rendah kemudian dipindahkan ke lingkungan bersuhu
tinggi . Pada gambar dibawah ini merupakan cara kerja mesin tersebut :
a Refrigerator atau
mesin pendingin
bekerja dengan
menyerap kalor pada
suhu rendah ( di dalam
ruangan) kemudian dibuang ke suhu yang lebih tinggi ( di luar
ruangan).
b Untuk refrigerator, kalor harus dibuang ke lingkungan.
2. Jelaskan siklus mesin refrigasi kompresi uap
Keterangan proses :
1 – 2 : kompresi adiabatik dan temperatur menjadi T2
2 – 3 : pelepasan panas isothermal oleh refrigeran pada suhu tinggi
2 – 4 : ekspansi adiabatik sehingga temperatur turun menjadi T4
3 –1 : penyerapan kalor isothermal oleh refrigeran dan terjadi
perubahanfasa
3. Jelaskan energi termal pada siklus Mesin Refrigerasi Kompresi Uap
Jawab : Terdapat energi termal yang keluar dari kondensor sebesar Qc.
Terdapat energi termal yang masuk ke evaporator sebesar Qe, energi
termal ini digunakan untuk menguapkan refrigeran (mengubah fasanya
dari fasa liquid ke fasa uap).
BAB V
KESIMPULAN
1. Prinsip kerja refrigerator atau mesin pendingin adalah dengan menyerap
kalor pada suhu rendah (di dalam ruangan) kemudian dibuang ke suhu
yang lebih tinggi ( di luar ruangan).
2. Cara kerja mesin AC yaitu refrigerant yang masuk ke dalam compressor
AC dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di condenser
sehingga akan berubah fase dari refrigerant fase uap menjadi refrigerant
fase cair. Setelah refrigerant lewat kondenser dan melepaskan kalor
penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui
katup ekspansi dimana tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah
kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke
evaporator,dimana refrigerant akan berubah keadaannya dari fase cair ke
fase uap. Dan begitu seterusnya
3. Menentukan nilai COP(Coe fficient Of Performance)=QmWc
=h1−h4
h2 s−h1
4. Panas yang terbuang dari pada mesin AC dapat dimanfaatkan kembali
untuk memanaskan air, berdasarkan percobaan kalor yang dibuang cukup
besar dan cukup potensial untuk dimanfaatkan kembali.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurarachim. Halim, Pasek, Darmawan Ari, dan Sulaiman, TA. 2002.
Audit Energi,Modul 2, Energi Conservation Efficiency And Cost Saving
Course, Bandung : PT. Fiqry Jaya Mandiri.
Drs. Sumanto, MA. Dasar-dasar Mesin Pendingin. 1990. Yogyakarta:
ANDI.
http://cvastro.com/cara-kerja-sistem-ac-ruangan.htm
http://gregoriusagung.wordpress.com/2010/12/11/mesin-pendingin-siklus-
kompresi-uap/
ABSTRAK
AC digunakan untuk mendinginkan dan memanaskan ruangan pada
bangunan ataupun pada kendaraan. AC mesin pendingin membuang panasnya
kelingkungan. Besarnya energi panas yang dibuang kelingkungan tersebut berasal
dari panas yang di serap di dalam ruangan yang didinginkan ditambah energi
panas hasil kerja kompresi dari kompresor mesin pendingin tersebut. Untuk lebih
mengefisiensikan pemakaian AC, maka dilakukan pengelolaan pada limbah AC
dengan memanfaatkan energi panas yang terbuang pada mesin AC untuk
memanaskan air. Dengan mengetahui besar entalpi dari keseluruhan proses, maka
nilai COP (Coefficient Of Performance) dapat diketahui.
Kata kunci : Air conditioner, Heat Exchanger, Coefficient Of Performance