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