## Studi Eksperimen Pengaruh Panjang Pipa Kapiler dan Variasi Beban Pendinginan pada Sistem Refrigerasi Cascade
Aprilia Choirul Lathifah Fuad dan Ary Bachtiar Khrisna Putra Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : arybach@me.its.ac.id
Abstrak—Kegiatan  penelitian  terhadap  sampel  biomedis membutuhkan  cold  storage  yang  mampu  menyimpan sampel  hingga  temperatur  -80 o C.  Sedangkan  jika  dilihat dari  sistem  refrijerasi  yang  ada  seperti  halnya  kulkas dengan  sistem  refrijerasi  siklus  tunggal  hanya  mampu mencapai temperatur -40 o C dengan effisiensinya yang akan semakin  memburuk  karena  tekanan  evaporasi.  Sehingga untuk dapat mencapai temperatur yang lebih rendah maka digunakan  sistem  refrijerasi  cascade  yang  merupakan sistem  refrijerasi  dua  tingkat  yang  dapat  memberikan temperatur  evaporator  yang  lebih  rendah  dan  sistem  juga beroperasi  dengan  rentang  temperatur  yang  lebar. Penggunaan  sistem  refrigerasi  ini  harus  memperhatikan dalam  hal  pemakaian  zat  yang  mengalir  dalam  sistem refrijerasi  yang  disebut  dengan  refrigeran.  Pemilihan refrigeran  yang  baik  untuk  sebuah  alat  pendingin  akan semakin  meningkatkan  performa  sistem  refrijerasi  itu sendiri  dan  dengan  pemilihan  refrijeran  yang  ramah lingkungan akan mempengaruhi dampak terhadap kerusakan lapisan ozon bumi dan GWP yang akan semakin berkurang.  Eksperimen  kali  ini  menggunakan  refrijeran Musicool-22 di High Stage dan R-407f di Low Stage, dengan perbedaan  panjang  pipa  kapiler  pada  High  Stage  yaitu sebesar  0,9m,  1,1m  dan  1,3m  dan  beban  pendinginan menggunakan  electric  heater  di  evaporator  Low  Stage sebesar  0,  60,120,  180  dan  220  Volt.  Dari  hasil  eksperimen maka didapatkan temperatur evaporator terendah -41,64 o C pada panjang pipa kapiler 1,3m dengan beban pendinginan sebesar 28,8 Watt dan temperatur kabin terendah  -33,38 o C pada  panjang  pipa  kapiler  1,3  m  dengan  beban pendinginan  sebesar  0  Watt  (tanpa  beban).  Maka kesimpulan  dari  eksperimen  ini  adalah  panjang  pipa kapiler  1,1m  memiliki  rata-rata  COP  terbesar  yaitu  2,05 dan  rata-rata  daya  keluaran  kompresor  sistem  cascade terkecil yaitu 126,49 Watt.
Kata  Kunci—Musicool-22  dan  R-407f,  Electric  Heater, Plate Heat Exchanger, Pipa Kapiler, COP Cascade.

## I. P ENDAHULUAN
eningkatan  kebutuhan  hidup  manusia  yang  semakin tinggi  menyebabkan  manusia  meningkatkan  kualitas hidupnya.  Peningkatan  tersebut  terjadi  didalam  berbagai macam  sektor  salah  satunya  adalah  sistem  pendingin. Peningkatan  di  sektor  tersebut  menyebabkan  evolusi teknologi  pendingin  yang  semakin  canggih.  Teknologi mesin  pendingin  saat  ini  sangat  mempengaruhi kehidupan  dunia  modern,  tidak  hanya  terbatas  untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga sudah  menyentuh  hal-hal  esensial  penunjang  kehidupan manusia  (Arora,  2001).  Teknologi  ini  dibutuhkan  untuk
penyiapan  bahan  makanan,  penyimpanan  dan  distribusi makanan,  proses  kimia  yang  memerlukan  pendinginan, pengondisian  udara  untuk  kenyamanan  ruangan  baik pada  industri,  perkantoran,  transportasi  maupun  rumah tangga.
Mesin  refrigerasi  pada  saat  ini  telah  menjadi kebutuhan  dasar  bagi  masyarakat  baik  di  perkotaan maupun  di  pedesaan,  karena  fungsi  utamanya  yang sangat  penting.  Terutama  pada  kegiatan  penelitian terhadap  sampel  biomedis  membutuhkan cold  storage yang  mampu  menyimpan  sampel  hingga  temperatur  - 80 o C. Sedangkan jika dilihat dari sistem refrigerasi yang ada seperti halnya kulkas dengan sistem refrijerasi siklus tunggal  hanya  mampu  mencapai  temperatur  -40 o C dengan  effisiensinya  yang  akan  semakin  memburuk karena  tekanan  evaporasi.  Sehingga  untuk  dapat mencapai temperatur yang lebih rendah maka digunakan sistem  refrijerasi  cascade.  Penggunaan  sistem  refrigerasi ini  harus  memperhatikan  dalam  hal  pemakaian  zat  yang mengalir  dalam  sistem  refrijerasi  yang  disebut  dengan refrigeran.  Pemilihan  refrigeran  yang  baik  untuk  sebuah alat  pendingin  akan  semakin  meningkatkan  performa sistem  refrijerasi  itu  sendiri  dan  dengan  pemilihan refrijeran  yang  ramah  lingkungan  akan  mempengaruhi dampak terhadap kerusakan lapisan ozon bumi dan GWP yang akan semakin berkurang [2].
Sistem  refrigerasi cascade terdiri  dari  dua  sistem refrigerasi  uap  standar.  Dua  sistem  refrigerasi  uap standar  ini  dihubungkan  oleh  penukar  kalor cascade di mana  kalor  yang  dilepaskan  kondensor  di  sirkuit temperatur  rendah  diserap  oleh  evaporator  dari  sirkuit temperatur  tinggi.    Kedua  sistem  refrijerasi  uap  pada sistem  refrijerasi  cascade  baik high  stage maupun cold storage terdiri  dari  komponen  yang  sama  yaitu  terdiri dari  dua  buah  kompresor,  satu  buah  evaporator low stage, satu  buah  kondensor high  stage, dua  buah  katup ekspansi  dan  satu  buah heat  exchanger [5].  Perbedaaan dari  dua  sisi  ( high  stage dan low  stage) adalah  dari penggunaan  refrijeran  yang  bekerja,  dimana  pada  sisi high  stage menggunaan  refrijeran  dengan  suhu menengah-tinggi  sedangkan  pada  sisi low  stage menggunaan refrijeran dengan suhu menengah-rendah.

## II. U RAIAN P ENELITIAN

## Sistem Refrigerasi Cascade
Sistem  refrigerasi cascade adalah  sistem  yang menggabungkan  dua  sistem  refrigerasi  uap  standar dimana kondensor dari siklus dengan tekanan kerja lebih rendah  disebut  dengan High  Stage, membuang  kalor
P
yang  diambil  langsung  dari  lingkungan  ke  evaporator siklus  dengan  tekanan  kerja  lebih  tinggi  disebut  dengan Low Stage , dimana pada eksperimen ini pertukaran kalor terjadi pada sebuah plate heat exchanger yang berfungsi seperti  kondensor  pada Low  Stage dan  evaporator  pada High  Stage yang  disusun  secara  seri.  Sistem  refrigerasi cascade terdiri  dari  dua  buah  kompresor,  satu  buah evaporator Low  Stage, satu  buah  kondensor High  Stage, dua  buah  katup  ekspansi  ( Expansion  Valve )  dan  satu buah plate  heat  exchanger. Perbedaan  yang  mendasar dari High Stage dan Low Stage adalah pada penggunaan refrigeran  yang  bekerja  pada  kedua  sistem  tersebut dimana  refrigeran  suhu  menengah-tinggi  di  sisi High Stage dan suhu menengah-rendah  disisi Low Stage [1] .
Gambar 1. Sistem Refrigerasi Cascade dan P-h Diagram

## Refrigeran
Refrigeran atau bahan pendingin adalah suatu zat yang mudah  dirubah  bentuknya  dari  gas  menjadi  cair  atau sebaliknya, dan juga sebagai media pemindah panas dari evaporator  kemudian  di  pindah  ke  kondensor.  Dalam pemilihan refrigeran, sifat refrigeran yang penting antara lain  sifat  termodinamika,  kimia,  dan  fisik.  Sifat termodinamika  yang  penting  antara  lain  titik  didih, tekanan penguapan dan pengembunan, tekanan dan suhu kritis,  titik  beku,  volume  uap,  COP,  tenaga  per  ton refrigerasi.  Sifat  kimia  berhubungan  dengan  reaksi refrigeran  terhadap  keadaan  sekitar,  antara  lain  tidak mudah terbakar, tidak beracun, tidak bereaksi dengan air, minyak  dan  bahan  konstruksi.  Sedangkan  sifat  fisik refrigeran  berhubungan  dengan  bahan  itu  sendiri,  antara lain konduktivitas dan kekentalan.
Pada  penelitian  kali  ini  penulis  akan  menggunakan refrigeran Musicool -22  di High  Stage sebagai  pengganti R-22  dikarenakan  MC-22  lebih  ramah  lingkungan  dan lebih  hemat  energi.  MC-22  sendiri  terbentuk  dari  95% propane  dan  5%  butane,  sehingga  tidak  mengandung unsur  kimia  yang  dapat  menyebabkan  kerusakan  ozon dan  sedikit  mengandung  unsur  kimia  yang  dapat menyebabkan  pemanasan  global.  Sedangkan  pada Low Stage akan  menggunakan  R-407F  sebagai  pengganti  R- 404A,  dimana  berdasarkan  peraturan  Uni-Eropa  pada tahun  2020  penggunaan  R-404A  akan  dilarang.  Dimana R-407F  memiliki  titik  didih  lebih  rendah  dibandingkan dengan MC-22. R-407F sendiri terbentuk dari 20% R-32, 40%  R-125  dan  40%  R-134a.  Dimana  R-407F  tidak merusak ozon dan memiliki nilai GWP yang lebih rendah dibandingkan  dengan  R-404A.  Sehingga  diharapkan sistem  ini  akan  tetap  digunakan  pada  waktu  yang  lebih lama  dengan  menggunakan  refrijeran  yang  memenuhi standar dan lebih ramah lingkungan.

## Pemilihan Pipa Kapiler
Pemilihan  pipa  kapiler  pada  eksperimen  kali  ini penulis  menggunakan  tabel  sebagai  dasar  acuan  untuk menetukan diameter dan panjang pipa kapiler yang akan
digunakan, tabel tersebut didapatkan dari JB ( just better ) company.
T ABEL 2.4. T ABEL R EKOMENDASI P ANJANG D AN I NSIDE D IAMETER (I.D) P IPA K APILER (S UMBER : HTTP :// WWW . JBIND . COM / ) T ABEL 2.5. T ABEL R EKOMENDASI K ONVERSI P ANJANG D AN I NSIDE D IAMETER (I.D) P IPA K APILER (S UMBER : HTTP :// WWW . JBIND . COM /)
Cara  menggunakan  tabel  konvesi  pipa  kapiler  adalah sebagai berikut :
1. Tentukan  daya  kompresor,  jenis  refrigeran  dan  tipe kondensor  yang  digunakan  pada  kolom  sebelah  kiri tabel 2.4.
2. Dari  temperatur  normal  evaporasi  yang  telah diketahui  maka  didapatkan  panjang  dan  diameter pipa kapiler yang direkomendasikan.
3. Tempatkan ukuran inside diameter (I.D) pipa kapiler yang akan dikonversi pada kolom sisi kiri tabel 2.5.
4. Baca  dan  temukan  faktor  konversi  pada  kolom  I.D pipa kapiler yang akan digunakan.
5. Kalikan  faktor  konversi  yang  didapatkan  dari  tabel dengan panjang pipa kapiler awal rekomendasi.
Persamaan  Kapasitas  Refrijerasi (𝑸̇ 𝒆𝒗𝒂𝒑 ) Sistem Refrigerasi Cascade
Kapasitas  refrijerasi  pada  sistem  refrigerasi cascade berasal  dari  total  pendinginan  pada  ruang  tempat evaporator  bekerja  yaitu  pada  evaporator  di Low  Stage . Merujuk  pada  gambar  2,  maka  didapatkan  total 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 sebagai berikut [4]:
Q̇ evap =   Q̇ heater + Q̇ fan + Q̇ gain [kW] (1)
Dimana:
𝑄̇ ℎ𝑒𝑎𝑡𝑒𝑟 = Total kalor yang dimunculkan berdasarkan pengamatan yaitu 0, 60, 120, 180 dan 220 Volt; [kW]
𝑄̇ 𝑓𝑎𝑛 = Total kalor yang dilepaskan dari kerja fan [kW]
𝑄̇ 𝑔𝑎𝑖𝑛 = Total kalor yang masuk kabin secara konveksi dan konduksi akibat beda temperatur ambiens [kW] [3]
= T out −T in (2 Lzn kzn + Lwood kwood +2 Lpoliutherane kpoliutherane + 1 houtside + 1 hinside ) 1 Asisi−n + Tout−Tin ∑ Rt−2 + Tout−Tin ∑ Rt−3 + Tout−Tin ∑ Rt glass
(2)
Persamaan  Laju  Aliran  Massa (𝒎̇) Pada  High Stage dan Low Stage
Laju  aliran  massa  ( mass  flow  rate )  untuk  sistem Low Stage didasarkan  pada  kesetimbangan  energi  pada evaporator Low  Stage dengan  besarnya  energi  yang dikeluarkan  oleh electric  heater .  Sehingga  persamaan balans energi untk evaporator menjadi:
Q̇evap = ṁ 𝐿𝑆 (h 1 − h 4 ) 𝑚̇ 𝐿𝑆 = Q̇evap (ℎ1−ℎ4) (3)
Gambar 3. Skema Arah Aliran dan Titik-titik Pengukuran Pada
Intermediate
Sedangkan untuk besarnya laju aliran massa refrijeran pada High Stage didapatkan dari persamaan kesetimbangan  energi  pada intermediate, seperti  pada gambar 3 . Maka didapatkan persamaan sebagai berikut :
𝑄̇ 𝑒 𝐻𝑆 = 𝑄̇ 𝑐 𝐿𝑆 𝑚̇ 𝐻𝑆 (ℎ5 − ℎ8) = 𝑚̇ 𝐿𝑆 (ℎ2 − ℎ3)
𝑚̇ 𝐻𝑆 = 𝑚̇̇ 𝐿𝑆 (ℎ2−ℎ3)
(ℎ5−ℎ8) (4)

## Persamaan Daya Nyata Kompresor
Daya  nyata  kompresor  dapat  menghasilkan  kenaikan tekanan  pada  keluaran  kompresor,  sehingga  terjadi kenaikan  dari  entalpi.  Adapun  persamaan  kerja kompresor dapat ditulis seperti berikut :
𝑊̇ 𝑐 = 𝑚̇ × (ℎ 𝑖𝑛 − ℎ 𝑜𝑢𝑡 ) (5)
 Pada High Stage :
𝑊̇ 𝑐_𝐻𝑆 = 𝑚̇ 𝐻𝑆 × (ℎ 6 − ℎ 5 ) (6)
 Pada Low Stage :
𝑊̇ 𝑐_𝐿𝑆 = 𝑚̇ 𝐿𝑆 × (ℎ 2 − ℎ 1 ) (7)
 Pada sistem refrigerasi Cascade :
𝑊̇ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑊̇ 𝑐_𝐻𝑆 +   𝑊̇ 𝑐_𝐿𝑆 (8)

## Persamaan  Efesiensi  Isentropis  Kompresor  Low Stage
Besarnya  efisiensi  isentropik  dari  kompresor Low Stage dapat dihitung dengan persamaan :
𝜂 𝑠 = 𝑚̇̇ 𝐿𝑆 (ℎ 𝑠2 −ℎ 1 ) 𝑚̇̇ 𝐿𝑆 (ℎ 2 −ℎ 1 ) × 100% (9)

## Persamaan HRR Sistem Refrigerasi Cascade
Rasio Pelepasan Kalor atau juga Heat Rejection Ratio (HRR)  merupakan  laju  perpindahan  panas  pada kondensor dalam kaitannya dengan kapasitas pendinginan.
𝐻𝑅𝑅 = 𝑄̇ 𝑐𝑜𝑛𝑑 𝐻𝑆 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 𝐿𝑆 × 100%
𝐻𝑅𝑅 = 𝑚̇̇ 𝐻𝑆 ×(ℎ6−ℎ5) 𝑚̇̇ 𝐿𝑆 ×(ℎ1−ℎ4) × 100% (10)
Persamaan COP Sistem Refrigerasi Cascade
COP  atau Coefficient  of  Performance dari  sebuah sistem  refrigerasi  merupakan  efisiensi  sistem  atau  rasio ketetapan  dari  perbandingan  kalor  yang  diserap  sebagai energi  yang  termanfaatkan  dengan  energi  yang digunakan  sebagai  kerja,  atau  berdasarkan  teori sederhananya dapat ditulis sebagai berikut :
𝐶𝑂𝑃 𝑐𝑎𝑠𝑐𝑎𝑑𝑒 = 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 𝐿𝑆 𝑊̇ 𝑐_𝐻𝑆 +𝑊̇ 𝑐_𝐿𝑆 𝐶𝑂𝑃 𝑐𝑎𝑠𝑐𝑎𝑑𝑒 = 𝑚̇̇ 𝐿𝑆 (ℎ1−ℎ4) 𝑚̇̇ 𝐻𝑆 (ℎ6−ℎ5) + 𝑚̇̇ 𝐿𝑆 (ℎ2−ℎ1) (11)

## III. M ETODE P ENELITIAN
Metode  yang  dilakukan  dalam  penelitaian  yaitu eksperimen  dengan  menggunakan  alat  refrigerasi cascade. Tahap  eksperimen  yang  dilakukan  pada penelitian  ini  dengan  menggunakan  alat  refrigerasi cascade variasi  panjang  pipa  kapiler  pada High Stage dan  variasi  beban  pendinginan  pada  evaporator Low Stage. Untuk variasi panjang pipa kapiler yaitu 0,9 m, 1,1 m dan 1,3 m. Sedangkan variasi beban pendinginan yaitu 0  (tanpa  beban),  60,  120,  180  dan  220  volt  dengan menggunakan electric heater.
Gambar 4. Skema Mesin Refrigerasi Cascade
Maka  dari  variasi  panjang  pipa  kapiler  dan  beban pendinginan  dilakukan  ekperimen  sebanyak  15  kali, adapun untuk pengambilan data dilakukan setiap 5 menit. Untuk  setiap  perubahan  panjang  pipa  kapiler  ditunggu sekitar  2  jam  hingga  seluruh  aliran  pada  sistem refrigerasi cascade telah steady. Untuk data yang diambil pada saat eksperimen adalah temperatur refrijeran LS dan HS,  tekanan  refrijeran  LS  dan  HS,  temperatur  kabin, tegangan  dan  arus  LS  dan  HS  dan  kecepatan  udara dikabin.

## IV. H ASIL DAN A NALISA
Dari  eksperimen  yang  dilakukan  maka  didapatkan grafik  temperatur  evaporator  dan  kabin  yang  memiliki trendline  naik  seiring  dengan  bertambahnya  beban pendinginan,  seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar  5 dan gambar 6. Naiknya temperatur evaporator dipengaruhi  oleh  temperatur  didalam  kabin  yang  naik akibat dari pembebanan dengan electric heater .
Gambar 5. Grafik Temperatur Evaporator VS Beban Pendinginan
Gambar 6. Grafik Temperatur Kabin VS Beban Pendinginan
Pada  gambar  7  dan  gambar  8,  merupakan  grafik  laju aliran  massa  pada  masing-masing  sisi  dari  sistem refrigerasi cascade yang  mengalami  trendline  naik seiring  bertambahnya  beban  pendinginan.  Dimana kenaikan  laju  alir  massa  pada High  Stage ditinjau  dari kesetimbangan  energi  di intermediate .  Sedangkan  pada Low  Stage naiknya  laju  aliran  massa  dilihat  dari pembebanan pada kabin.
Gambar 7. Grafik Laju Alir Massa R-407f (LS) VS Beban
Pendinginan
Gambar 8. Grafik Laju Alir Massa MC-22 (HS) VS Beban Pendinginan
Pada  gambar  9  dan  gambar  10,  merupakan  grafik kapasitas  refrijerasi (𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 ) pada High  Stage dan Low
Stage .  Kedua  grafik  tersebut  mempunyai  trendline  yang naik  seiring  dengan  penambahan  beban  pendinginan. Kenaikan tersebut disebabkan naiknya temperatur akibat pembebanan yang kemudian berpengaruh pada berubahan nilai entalpi.
Gambar 9. Grafik Kapasitas Refrijerasi (𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 ) VS Beban Pendinginan
Gambar 10. Grafik Kapasitas Refrijerasi (𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 ) HS VS Beban Pendinginan
Gambar  11  merupakan  grafik  daya  aktual  kompresor High  Stage .  Terlihat  bahwa    grafik  tersebut  memiliki trendline yang naik sesuai pada rumus (6).
Gambar 11. Grafik Daya Nyata Kompresor HS VS Beban pendinginan
Gambar  12  merupakan  grafik Heat  Rejection  Ratio (HRR)  pada  sistem  refrigerasi cascade .  Dari  grafik terlihat  bahwa  memiliki  trendline  yang  turun  pada  saat panjang pipa kapiler 1,1 m dan 1,3 m dikarenakan panas yang  diserap  oleh  sistem  refrigerasi cascade semakin naik  dengan  range  yang  semakin  kecil  dibandingkan range  kenaikan  yang  besar  pada  panas  yang  dilepaskan oleh sistem refrigerasi cascade . Sedangkan pada panjang pipa  kapiler  0,9  m  memiliki  trendline  yang  relatif konstan dikarenakan kenaikan antara panas yang diserap dan  dibuang  oleh  sistem  reffrigerasi cascade yang hampir sama pada tiap kenaikan beban pendinginan.
Pada  gambar  13  merupakan  grafik  COP cascade terdapat  3  variasi  panjang  pipa  kapiler  dimana  dapat terlihat  secara  liner  akan  naik,  tetapi  secara  trendline akan  fluktuatif  naik  dan  turun  seiring  dengan  naiknya beban  pendinginan  di  evaporator Low  Stage .  Fluktuatif naik  dan  turun  trendline  ini  disebabkan  karena  naiknya beban  pendinginan  sehingga  menyebabkan  naiknya temperatur  pada  kabin  sehingga  tekanan  pun  akan  naik yang  kemudian  berpengaruh  terhadap  perubahan  entalpi
yang  terlihat  seperti  rumus  (1)  dan  (2)  yang  membahas pada balans energi evaporator.
Gambar 12. Grafik Rasio Pembuangan Kalor (HRR) VS Beban
Pendinginan
Gambar 13. Grafik COP VS Beban Pendinginan
Gambar 14. Hasil Gambar Kurva Kerja Sistem Low Stage Dengan Software Coolpack
Pada  gambar  14  dan  gambar  15,  dapat  dilihat  bahwa semakin  besar  pembebanan  yang  diberikan  pada evaporator Low Stage menggunakan electric heater maka kurva  tingkat  keadaan  pada  sistem High  Stage akan cenderung  bergeser  sedikit  ke  kiri  dan  naik  ke  atas dikarenakan  jika  beban  pendinginan  di  evaporator Low Stage dinaikkan  maka  akan  mempengaruhi  pertukaran panas  di  dalam cascade  heat  exchanger yang mengakibatkan  temperatur  keluar  evaporator  lebih superheat ,  namun  masih  berada  di  dekat  garis  uap jenuhnya. Hal ini disebabkan karena pertukaran panas di cascade  heat  exchanger yang  maksimal  sehingga menyebabkan temperatur keluaran evaporator High Stage mempunyai temperatur superheat yang besar.
Gambar 15. Hasil Gambar Kurva Kerja Sistem High Stage Dengan Software Coolpack
Pada  saat masuk kompresor terjadi  kompresi terhadap refrigeran  gas  yang superheat keluaran  dari  evaporator untuk  dinaikkan  tekanannya  ke  tekanan  kondensor.
Karena  temperatur  keluaran  evaporator  sudah superheat maka  pada  saat  beban  dinaikkan,  laju  aliran  massa refrigeran    di  kompresor  akan  semakin  rendah  karena efisiensi  volumetriknya  makin  kecil.  Jika  laju  aliran massa makin rendah maka massa jenis (ρ) akan semakin kecil  juga  karena  kondisi  refrigerannya  makin  dalam bentuk  gas.  Hal  ini  menyebabkan  kompresor  bekerja lebih  ringan.  Setelah  refrigeran  dikompresi  hingga mencapai  tekanan  kondensor  maka  karena  laju  aliran massanya  makin  kecil,  aliran  di  dalam  kondensor  lebih pelan  sehingga  kondensor  dapat  menjadikan  refrigeran tersebut  semakin subcooling atau  dengan  kata  lain  akan dapat menggeser titik keluar kondensor/tingkat keadaannya  bergeser  ke  sebelah  kiri  garis saturation liquid (daerah subcool ). Dari kondensor maka refrigeran cair  akan  diturunkan  tekanannya  oleh  pipa  kapiler, karena  laju  aliran  massa  refrigeran  yang  berasal  dari kondensor  mempunyai  kecepatan  yang  rendah/kecil, maka  pada  saat  melewati  pipa  kapiler  yang  mempunyai panjang dan diameter tetap dengan semakin kecilnya laju aliran  massa  yang  melewati  pipa  kapiler  akan menyebabkan pressure  drop semakin  kecil  juga.  Hal tersebut  mengakibatkan  tekanan  setelah  keluar  pipa kapiler  tidak  kembali  ke  tekanan  evaporator  sebelum dilakukan  pembebanan  sehingga  kurva  pada  tekanan evaporator  akan  turun  sampai  kondisi  pada  pembebanan yang  dilakukan steady .  Setelah  kondisi steady ,  maka tekanan  di  kondensor  akan  turun  karena  dengan  rasio kompresi  yang  sama  pada  kompresor High  Stage jika tekanan  evaporator  turun  maka  tekanan  kondensor  juga akan  turun.  Hal  tersebut  di  atas  juga  akan  terjadi  setiap beban  pendinginan  dinaikkan  hingga  pada  beban pendinginan yang maksimum.

## K ESIMPULAN
Dari  hasil  analisa  dan  pembahasan  yang  telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan:
1. Dengan  penggunaan  panjang  pipa  kapiler  yang berbeda  maka  didapatkan  temperatur  terendah evaporator  sebesar  -41,64 o C  pada  panjang  pipa kapiler  1,3  m  dengan  beban  pendinginan  sebesar 28,8  Watt  dan  temperatur  terendah  kabin  sebesar  - 33,38 o C  pada  panjang  pipa  kapiler  1,3  m  dengan beban  pendinginan  sebesar  0  Watt  (tanpa  beban). Kedua  temperatur  tersebut  akan  semakin  meningkat pada  beban  yang  sama  dengan  panjang  pipa  kapiler yang semakin panjang.
2. Panas  yang  diserap  evaporator (𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 ) akan meningkat seiring bertambahnya beban pendinginan, dan 𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 akan  semakin  meningkat  pula  seiring dengan  bertambahnya  panjang  pipa  kapiler  dengan beban  yang  sama.  Panas  yang  diserap  evaporator (𝑄̇ 𝑒𝑣𝑎𝑝 ) tertinggi sebesar 306,06 [Watt] pada panjang pipa  kapiler  1,3  m  dengan  beban  pendingin  sebesar 105,6 Watt (beban maksimum).
3. Nilai Heat  Rejection  Ratio atau  Rasio  Pembuangan Kalor  siklus  Cascade  akan  berkurang  seiring bertambahnya  beban  pendinginan,  akan  tetapi  HRR akan  semakin  meningkat  seiring  bertambahnya panjang pipa kapiler dengan beban yang sama. Heat Rejection  Ratio terbesar  yaitu  1,59  pada  panjang pipa kapiler 1,3 m dengan beban pendingin sebesar 0 Watt (tanpa beban).
4. Nilai Coefficient  of  Performance atau  Koefisien Prestasi akan berkurang seiring bertambahnya beban pendinginan.  Dari  3  panjang  pipa  kapiler  yang berbeda  dengan  beban  pendingin  yang  sama,  maka pipa kapiler yang memiliki Coefficient of Performance (COP) terbesar adalah dengan panjang pipa kapiler 1,1 m.
5. Dengan  penggunaan  panjang  pipa  kapiler  yang berbeda,  rata-rata  efisiensi  isentropis  kompresor  HS dengan  seluruh  beban  yang  sama  maka  semakin bertambah  seiring  dengan  bertambahnya  panjang pipa  kapiler  yaitu  9,34%  (0,9  m),  43,72%  (1,1  m) dan 83,78% (1,3 m), sementara rata-rata daya aktual yang diberikan kompresor HS yaitu 0,076 [kW] (0,9 m), 0,073 [kW] (1,1 m) dan 0,075 (1,3 m).
6. Laju massa refrijeran pada high stage, rata-rata pada 0,9 m sebesar 0,00127964 [ 𝑘𝑔 𝑠 ⁄ ] ; pada 1,1 m sebesar 0,0010643 [ 𝑘𝑔 𝑠 ⁄ ] dan pada 1,3 m sebesar 0,00111136 [ 𝑘𝑔 𝑠 ⁄ ] . 7. Dengan  3  panjang  pipa  kapiler  yang  digunakan, maka  pipa  kapiler  1,1  m  yang  disarankan  untuk digunakan  dikarenakan  memiliki  hasil  COP  yang lebih besar dan daya keluaran kompresor yang lebih kecil dibandingkan dengan pipa kapiler yang lainnya pada beban pendinginan yang sama.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapakan  terima  kasih  kepada  Ary Bachtiar  Khrisna  Putra,  ST.,  MT.,  Ph.D    yang  telah membantu penulis dalam melakukan penelitian ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Alamsyah  R,  Asep,  2014.  “Studi  Eksperimen  Pengaruh  Beban Pendinginan  Pada  Evaporator Low  Stage Sistem  Refrigerasi Cascade  Dengan  Intermediate Plate  Heat  Exchanger ”.  Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Mesin: ITS Press.
[2] Indurain  P,  Ruben,  2015.  “Pengujian  Karakteristik  Kerja  Pada Sisi Low  Stage Sistem Refrigerasi Cascade Dengan Fluida Kerja R-407F  Sebagai  Alternatif  Ramah  Lingkungan  Dari  R-404A Dengan  Variasi  Beban  Pendinginan”.  Tugas  Akhir  pada  Jurusan Teknik Mesin: ITS Press.
[3] Frank  P.  Incropera,  David  P.  Dewitt,  Theodore  L.Bergman  and Adrienne  S.  Lavine.  2007.  “ Fundamental  of  Heat  and  Mass Transfer 6th Edition” . US : John Wiley & Sons Inc.
[4] Moran,  Michael  J.  Shapiro,  Howard  N.  2006. “Fundamentals  of Eenginering Thermodynamics, 5th" . US : John & Wiley Inc.
[5] Stoecker,  Wilbert  F.  Jones,  Jerold  W.  1987.  “ Refrigeration  and Air Conditioning, 2nd Edition” . Jakarta : Erlangga.