Bab 4 5 Pendingin Paling Fixfix
description
Transcript of 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
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 44
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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]
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 45
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
- 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
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 46
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
B. Antara penampang B-C
Gambar 4.2 : Penampang B-C Air flow duct
Sumber : Buku petunjuk praktikum pengujian mesin pendingin (2014)
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
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 47
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 48
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
(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
Sumber : Buku petunjuk praktikum pengujian mesin pendingin (2014)
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)
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 49
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 50
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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,
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 51
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 52
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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.
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 53
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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%
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Kelompok 02 54
Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016
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.