Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

 Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
BAB VI
PENGOLAHAN DATA dan ANALISIS DATA
Dalam pengambilan data perlu diperhatikan beberapa hal yang harus
dipersiapkan
terlebih dahulu sebelum pengambilan data dilakukan agar tidak
terjadi kesalahan yang terjadi pada data. Data tersebut akan digunakan untuk
pengambilan sebuah analisis sistem. Pengambilan data bertujuan untuk
mengetahui kinerja atau performansi pada sistem refrigerasi kompresi uap yang
digunakan
untuk prototype AHU (Air Handling Unit) pada temperatur kabin
20°C.
6.1
Pengambilan Data
Untuk mengetahui performansi kerja pada sistem refrigerasi kompresi
uap, parameter yang dicari adalah COP (Coefficient of Performance) atau
kinerja sistem, efisiensi dan temperatur kabin, dengan parameter – parameter
sebagai berikut COP (Coefficient of Performance) dan efisiensi pada sistem
ditentukan dengan cara membandingkan efek refrigerasi dengan kerja
kompresor.
Dengan titik pengukuran digambarkan sebagai berikut.
Gambar 6.1 Titik pengukuran sistem
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
50
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
Keterangan :
1. Temperatur discharge
2. Temperatur masuk kondensor
3. Temperatur keluar kondensor (masuk kapiler)
4. Temperatur masuk evaporator
5. Temperatur keluar evaporator
6. Temperatur suction
7. Tekanan discharge
8. Tekanan suction
6.2
Peralatan yang digunakan
1. Thermometer digital
Thermometer ini memiliki sensor yaitu thermokopel dimana berfungsi
untuk mengetahui temperatur yang akan diukur dengan satuan (°C). Sensor
ini disimpan pada titik pengukuran yang akan diukur pada sistem refrigerasi.
2. Pressure gauge
Preassure gauge adalah alat untuk mengetahui tekanan pada sistem. Alat
ini sudah terpasang pada sistem. Dimana alat ini terdiri dari high preassure
dan low preassure dengan satuan standar indonesia (SI) yaitu bar.
3. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk menghitung waktu kerja pada sistem.
Pengujian dilakukan selama 120 menit dengan pengambilan data selama 5
menit sekali.
Untuk mengukur tekanan menggunakan pressure gauge. Tegangan
dengan Volt meter dan arus menggunakan Ampere meter. Alat ukur tersebut
sudah terpasang pada sistem. Alat ukur ini digunakan untuk menghitung
waktu kerja pada sistem. Penulis melakukan lama waktu kerja pada sistem
yaitu selama 120 menit dengan pengambilan data selama 5 menit sekali
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
51
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
6.3
Memasang Alat Ukur pada Titik-Titik Pengukuran
Penempatan sensor alat ukur harus dipasang secara manual pada titiktitik yang akan diambil datanya seperti pada gambar 6.1 pada titik
pengukuran. Penempatan sensor alat ukur tersebut harus terinsulasi secara
benar. Agar tidak terpengaruh dengan temperatur lingkungan atau udara
sekitar. Untuk mengetahui performa atau COP pada sistem diambil pada titik
kondensasi dan titik evaporasi atau bisa pada tekanan discharge dan tekanan
suction, sehingga didapat dengan pengeplotan pada software coolpack dengan
diagram P-h tipe refrigeran R-134a. Pada hasil pengeplotan titik pengukuran
pada diagram P-h didapat nilai entalphi pada sistem, dengan nilai entalphi
tersebut dapat diketahui kinerja sistem atau COP dengan cara perbandingan
antara efek pendinginan terhadap kerja kompresor.
6.4
Prosedur Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan saat proses pengambilan data adalah
sebagai berikut:
 Mencatat tekanan dan temperatur awal sebelum sistem dijalankan.
 Mengoperasikan sistem refrigerasi pada prototype AHU ( Air Handling
Unit ).
 Mengoperasikan sistem kontrol
 Mencatat tekanan, temperatur, arus dan tegangan selama sistem
dijalankan. Proses pengambilan data dilakukan setiap 5 menit sekali
selama 120 menit.
6.5
Pengolahan Data
Dari hasil pengujian, maka diperoleh data sistem refrigerasi kompresi uap
untuk prototype AHU ( Air Handling Unit ) sebagai berikut:
Tabel 6.1 data hasil pengukuran
Parameter
Temperatur menit 120
P discharge
11,4
Bar abs
P suction
2,7
Bar abs
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
52
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
T lingkungan
25,4
o
T in kondensor
53
o
T out kondensor
30
o
T in evaporator
4
o
T out evaporator
17,5
o
Temperatur kabin
21,5
o
Volt
220
V
Ampere
1
A
C
C
C
C
C
C
Gambar 6.2 diagram p-h hasil pengukuran
Berdasarkan plot pada diagram P-h, maka didapat besaran sebagai berikut:
h1
: 411,098
kJ/kg
h2
: 451,088
kJ/kg
h3=h4
: 245,819
kJ/kg
kemudian di olah menjadi:
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
53
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
Sehingga performansi sistem dapat ditentukan,
Kemudian, setelah peformansi sistem diketahui, maka dapat dicari
efisiensi sistem refrigerasi. Sebelumnya COPcarnot harus ditentukan dengan
rumus:
Te = -2,22oC + 273,15 = 270.93 K
Tk = 44,34 oC + 273,15 = 316.49 K
Dari data praktikum, maka COPcarnot dapat ditentukan:
Setelah COPcarnot ditentukan, maka efisiensi refrigerasi sistem dapat dicari
menggunakan rumus:
maka,
6.6
Analisis Perhitungan Data
Dari hasil pengambilan data pada menit ke-120 yaitu dalam keadaan
steady diperoleh data dari pengeplotan ke diagram p-h bahwa temperatur
evaporasi lebih rendah dari rancangan yaitu -2,22oC lebih dingin 12oC dari
temperatur pengukuran. Hal ini terjadi dikarenakan pipa kapiler yang terlalu
panjang sehingga drop tekanannya menjadi tinggi dan temperatur evaporasinya
sangat rendah begitu juga dengan kapasitas kompresor yang memiliki kapasitas
pendinginannya lebih besar dari rancangan sehingga pendinginan yang terjadi
pada sistem begitu cepat dan dingin. Untuk temperatur kondensasi lebih besar dari
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
54
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
rancangan yaitu 44,34oC. Hal tersebut dikarenakan berbagai faktor diantaranya
adalah temperatur lingkungan yang rendah yaitu 25,4 oC.
Pada hasil perhitungan diatas dapat diperoleh nilai COPaktual hasil
pengukuran
lebih kecil dari COPaktual rancangan yaitu 4,13. Untuk COPcarnot
diperoleh
sebesar 5,94. Dan nilai efisiensi yang diperoleh ternyata lebih kecil dari
nilai efisiensi hasil rancangan yaitu 0,69 atau lebih kecil 0,2 dari efisiensi
rancangan.
Nilai COPaktual hasil pengukuran lebih kecil dari nilai COPaktual rancangan.
Hal ini dipengaruhi oleh kapasitas pendinginan yang lebih besar dari rancangan
yang
disebabkan oleh pembuangan kalor di kondensor yang berlebih. Efisiensi
sistem pada saat pengambilan data dalam keadaan steady nilainya lebih besar 0,2
dari nilai efifiensi rancangan.
Temperatur kabin tercapai 20oC hal ini disebabkan karena berbagai faktor
diantaranya proses beban pendinginan yang berlebih atau kapasitan pendinginan
yg berlebih dimana kapasitas pendinginan dari spesifikasi kompresor lebih besar
dari kapasitas beban pendinginan pada rancangan yang menyebabkan penyerapan
kalor kabin lebih dingin dan begitu pula pada sensor thermostat yang di setting
pada 20 oC.
6.7
Analisa Temperatur Kabin Terhadap Waktu
TEMPERATUR (°C)
25
24
23
22
21
TEMPER
ATUR
KABIN
20
19
18
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
WAKTU (menit)
Grafik 6.1 Temperatur kabin terhadap waktu
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
55
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
Dari grafik 6.1 dapat dilihat bahwa temperatur kabin dari menit 0-35
temperatur terlihat turun secara signifikan. Chilling time pada temperatur 20
tercapai pada menit 30. Chilling time yang dicapai oleh sistem lebih cepat dari
chilling
time rancangan, dimana chilling time akan tercapai setelah sistem
beroperasi
selama 1 jam. Setelah chilling time tercapai sistem berhenti beroperasi
selama 10 menit dan mulai beroperasi kembali pada menit ke 40. Dan untuk
temperatur tercapai yang kedua pada menit ke 70. Pada temperatur tercapai yang
ke dua sistem mati selama 20 menit dan beroperasi kembali pada menit ke 90. Hal
ini terjadi
karena adanya rugi- rugi pada beban temperatur lingkungan naik.
6.8
Coefficient of Performance
Analisa COP Hasil Pengukuran
8
7
6
5
4
3
2
1
0
COPaktual
COPcarnot
0
20
40
60
80
100
120
140
waktu (menit)
Grafik 6.2 COP terhadap Waktu
Dari grafik 6.2 dapat dilihat bahwa hasil COPaktual lebih rendah dari pada
COPcarnot . Hal ini disebabkan oleh adanya pengaruh lingkungan yang
menyebabkan adanya rugi – rugi efeek refrigerasi dan kerja kompresor.
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
56
Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
Coefficient of performance
6.9
Analisa Perbandingan COPactual
10
8
6
COPaktual
4
COPrancangan
2
COPratarata
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Waktu
Grafik 6.3 COPaktual terhadap Waktu
Dari grafik 6.3 dapat dilihat bahwa perolehan COPaktual pengukuran dan
COPrata-rata berbeda dengan COPrancangan. Hal ini disebabkan oleh tekanan kerja
yang kurang optimal dan titik pengukuran yang tidak sesuai dengan diagram P-h.
Hal ini dipengaruhi oleh perbedaan temperatur lingkungan dengan rancangan serta
penempatan titik pengukuran yang kurang tepat saat pengambilan data.
Tugas Akhir Rancang Bangun
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap untuk Prototype AHU
57