PERCOBAAN IV
MESIN PENDINGIN
(andi bau karmila, asryani sarce, desna anggara, rasap)
A. Tujuan
1. Menjelaskan
prinsi kerja mesin pendingin
2. Menyebutkan
bagian-bagian mesin pendingin
3. Menentukan
koefisien performansi mesin
pendingin
B. Dasar
teori
Mesin pendingin merupakan mesin yang
berfungsi untuk memindahkan panas dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan
bersuhu tinggi. Mesin pendingin dapat dibayangkan sebagai mesin kalor yang
beroperasi secara terbalik.
Gambar 4.1 Prinsip kerja mesin
pendingin
Secara
skematik, aliran energi kalor pada mesin pendingin dapat digambarkan seperti
gambar 1. Kalor yang diserap dari reservoir suhu rendah (Qinput) dan
kerja yang dibutuhkan (W) memiliki hubungan matematis:
Rasio antara Qoutput/W, disebut sebagai Koefisien
Kinerja (K). Semakin besar rasio ini, semakin baik pendinginnya (http:// teknologi
.kompasiana.com/terapan/2013/12/23/mesin-pendingin-620921.html).
Kompresor
sebagai komponen penggerak fluida digerakkan oleh motor listrik yang
membutuhkan energi masukan untuk melakukan kerja (W) setiap siklusnya. Kerja
selalu dibutuhkan untuk memindahkan panas dari benda dingin ke benda yang
panas. Panas mengalir secara spontan dari benda panas ke benda lebih dingin,
dan untuk membalikkan alirannya dibutuhkan kerja dari luar (Young, 2002).
Kompresor
menarik fluida dari evaporator dan menurunkan tekanan di evaporator sehingga zat pendingin dapat menguap pada suhu yang
lebih rendah. Penurunan tekanan fluida mengakibatkan fluida berubah fasenya
dari cair menjadi uap. Proses perubahan fase cair ke fase uap ini membutuhkan
energi yaitu energi penguapan, sehingga refrigeran menyerap panas (Qinput)
dari sekelilingnya.
Fluida
dari evaporator dikirim oleh kompresor ke kumparan kondensor pada tekanan
tinggi. Suhu fluida menjadi lebih tinggi dari pada udara disekitar kondensor,
maka fluida melepaskan kalor (Qoutput) dan sebagian refrigeran
mengembun. Fluida berekspansi secara adiabatik menuju evaporator dengan laju
yang dikontrol oleh katup ekspansi.
Gambar
4.2 Siklus Refrigerator
Siklus
refrigeration dalam refrigerator dapat digambarkan melalui diagram P-V
seperti gambar 4.2. Kompresor bekerja secara otomatis yang dikendalikan saklar
otomatis. Saklar otomatis ini dapat berupa thermostat yang dikendalikan
oleh suhu dan sebagai pengamannya dapat digunakan bimetal yang dikendalikan
oleh tegangan listrik. (http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/12/23/mesin-pendingin-620921.html).
Bagian-bagian
penting mesin pendingin, adalah sebagai berikut:
1)
Kompresor
Kompresor
memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk menghisap gas
tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan kemudian menekan/
memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi,
lalu dialirkan ke kondensor.
2)
Kondensor
Kondensor
adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair.
Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar
melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari
kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh,
kemudian mengembun berubah menjadi cair.
3) Evavorator
Evaporator
adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui
perpindahan panas dari dinding – dindingnya, mengambil panas dari ruangan di
sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan
dikeluarkan lagi oleh kondensor.
4) Pipa
kapiler
Pipa kapiler gunanya
adalah untuk :
a.
Menurunkan
tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa tersebut.
b.
Mengontrol atau
mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari sisi tekanan tinggi ke
sisi tekanan rendah.
5) Keran
ekspansi
Keran ekspansi ada 2 macam
a.
Automatic
Expasion Valve
b.
Thermostatic
Expansion Valve
Thermostatic Exspansion Valve lebih
baik dan lebih banyak dipakai, tetapi pada AC hanya dipakai automatic expansion
valve, maka disini kita hanya akan membicarakan automatic expansion valve saja.
Gunanya untuk menurunkan cairan dan tekanan tekanan evaporator dalam
batas-batas yang telah di tentukan dengan mengalirkan cairan bahan pendingin
dalam jumlah yang tertentu ke dalam evaporator (http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Hartoyo,%2520S.Pd.,M.Pd.,M.T./Prinsip-kerja-mesin-pendingin.html).
C. Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam
percobaan Mesin Pendingin dapat dilihat pada tabel 4.1
Tabel
4.1 Alat dan bahan
|
No.
|
Alat dan bahan
|
Fungsi
|
NST
|
JU
|
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
|
Paket
mesin pendingin
-
Tandon dingin
-
Tandon panas
-
Tabung Kompresor
-Katup sernak
Termometer
Amperemeter
Clamp
Gelas
Ukur
Air
2 liter
Stopwatch
|
Untuk
wadah air dingin
Untuk
wadah air panas
Memberikan
tekanan langsung yang berasal dari listrik untuk mengalirkan gas refrigerant
pada tandon dingin dan tandon panas.
Untuk
mengatur tekanan agar tetap konstan
Mengukur
temperatur air dingin dan air panas.
Mengukur
arus listrik
Mengukur
volume air yang digunakan
Sebagai
bahan yang diamati
Mengukur
waktu perubahan suhu
|
00
C
0,001
A
|
1000
C
1.000
A
|
D. Prosedur kerja
Prosedur kerja yang dilakukan dalam
percobaan Mesin Pendingin adalah sebagai berikut:
1) Menggambarkan bagian-bagian mesin
pendingin, dan menjelaskan fungsinya
2) Memeriksa tandon dingin dan tandon
panas apakah benar-benar kosong (tidak terisi air)
3) Mengisi air kedua tendon mesin
pendingin masing-masing 1.000 ml
4) Menutup wadah tandon dingin dengan
lakban, agar udara tidak masuk
5) Mengukur temperatur awal
6) Mengaktifkan secara bersama-sama
stopwatch dengan mesin pendingin
7) Mengukur arus listrik dengan
amperemeter clamp
8) Membaca termometer tiap 5 menit
9) Menentukan besar usaha listrik, dan
kalor yang dipindahkan
10) Menentukan koefisien kinerja mesin
pendingin
E.
Analisis data
1) Menentukan
besar usaha refrigerant
Dengan cara yang sama untuk data yang lain dapat dilihat pada
tabel 4.2
Tabel 4.2 Besar usaha refrigerant
|
No
|
|
|
W
|
|
1
|
100800
|
134400
|
33600
|
|
2
|
92400
|
151200
|
58800
|
|
3
|
79800
|
163800
|
84000
|
|
4
|
75600
|
176400
|
100800
|
|
5
|
71400
|
184800
|
113400
|
|
6
|
63000
|
189000
|
126000
|
|
7
|
50400
|
197400
|
147000
|
|
8
|
46200
|
201600
|
155400
|
|
9
|
42000
|
210000
|
168000
|
|
10
|
33600
|
218400
|
184800
|
|
11
|
25200
|
222600
|
197400
|
|
12
|
21000
|
226800
|
205800
|
|
13
|
16800
|
226800
|
210000
|
|
14
|
12600
|
226800
|
214200
|
|
15
|
12600
|
226800
|
214200
|
2) Menentukan
koefisien performansi akhir mesin pendingin
a)
b)
Dengan
cara yang sama untuk data yang lain dapat dilihat pada tabel 4.3
Tabel
4.3 Koefisien performansi akhir mesin pendingin
|
No
|
Qc
|
W
|
ɳ 1
|
ɳ 2
|
|
1
|
100800
|
33600
|
3
|
2.727273
|
|
2
|
92400
|
58800
|
1.571429
|
1.25
|
|
3
|
79800
|
84000
|
0.95
|
0.719697
|
|
4
|
75600
|
100800
|
0.75
|
0.511364
|
|
5
|
71400
|
113400
|
0.62963
|
0.386364
|
|
6
|
63000
|
126000
|
0.5
|
0.284091
|
|
7
|
50400
|
147000
|
0.342857
|
0.194805
|
|
8
|
46200
|
155400
|
0.297297
|
0.15625
|
|
9
|
42000
|
168000
|
0.25
|
0.126263
|
|
10
|
33600
|
184800
|
0.181818
|
0.090909
|
|
11
|
25200
|
197400
|
0.12766
|
0.061983
|
|
12
|
21000
|
205800
|
0.102041
|
0.047348
|
|
13
|
16800
|
210000
|
0.08
|
0.034965
|
|
14
|
12600
|
214200
|
0.058824
|
0.024351
|
|
15
|
12600
|
214200
|
0.058824
|
0.022727
|
Grafik hubungan
antara temperatur (Tc dan Th) dan waktu (t)
F.
Pembahasan
Mesin
pendingin merupakan mesin yang dapat difungsikan untuk memindahkan panas dari
lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan yang bersuhu tinggi. Kompresor
yang terdapat
pada mesin pendingin berfungsi sebagai
komponen penggerak fluida digerakkan oleh motor listrik yang membutuhkan energi
masukan untuk melakukan kerja (W) setiap siklusnya. Kerja selalu dibutuhkan
untuk memindahkan panas dari benda dingin ke benda yang panas. Panas mengalir
secara spontan dari benda panas ke benda lebih dingin, dan untuk membalikkan
alirannya dibutuhkan kerja dari luar. Berdasarkan pernyataan Clausius, bahwa tidak ada mesin yang menyerap
energi seluruhnya kemudian mampu mengubah seluruh energi yang diserap
sepenuhnya menjadi kerja/ usaha. berdasarkan pernyataan tersebut maka
muncul efisiensi mesin (atau nilai kinerja mesin) yang dinyatakan dengan
koefisien performansi Ƞ.
Koefisien
performansi merupakan koefisien unjuk kerja
dari siklus refrijerasi atau pendingin yang menunjukan kualitas unjuk kerja
suatu sistem refrijerasi dan dinyatakan dengan suatu angka hasil perbandingan
antara energi yang diserap dari udara ruang dan energi yang digunakan untuk
mengkompresi gas di kompresor.
G. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat
diberikan pada percobaan mesin pendingin adalah sebagai berikut:
1. Mesin
pendingin merupakan mesin yang dapat difungsikan untuk memindahkan panas dari
lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan yang bersuhu tinggi.
2. Bagian-bagian mesin
pendingin terdiri dari : Kompresor, Kondensor, Evavorator, Pipa kapiler dan Keran ekspansi.
Daftar
Pustaka
Young
& Freedman. 2002. College Physics. San Francisco: Pearson Education,
Inc, publishing as Addison-Wesley.
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Hartoyo,%2520S.Pd.,M.Pd.,M.T./Prinsip-kerja-mesin-pendingin.html. access online 04 april 2014
http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/12/23/mesin-pendingin-620921.html. access online 04 april 2014
Tidak ada komentar:
Posting Komentar