## ANALISIS  VARIASI MEDIA PENDINGIN KONDENSOR TERHADAP  RASIO PELEPASAN  KALOR DAN COEFISIEN OF PERFORMANCE  (COP) PADA MESIN PENDINGIN
Digdo Listyadi Setyawan 1 , Eko Widodo 2 , Hasby R 2
1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember

## ABSTRACT
Household refrigerating machine (refrigerator) is a household appliance that is widely used in the family  in  Indonesia.  The  condenser  is  one  of  the  essential  components  of  the  refrigerator    that functions  as  a  heat  exchanger  which  is  composed  of  the  equivalent  gas-phase  refrigerant  into  a liquid. A crucial element of the condenser to cool the evaporator with the faster is the rate of heat release, coefisien of performance (COP). This research was conducted by varying the experimental cooling  medium  in  the  condenser  of  household  refrigerating  machine  (refrigerator),  such  as   the natural air cooling medium, the addition of fins and additional fan area 14,4 Watt. It aims to improve the coefficient of achievement refrigeration, heat release ratio and cooling rate speed. The results showed a coolant condenser with fan 14.4 W produces the highest COP value, 4,73, and the ratio of the smallest heat release ratio, 1,2. The larger the COP and the smaller pelepasn calorific value, indicating that the machine work better.
Keywords : media pendingin kondensor,  rasio pelepasan kalor, COP, mesin pendingin

## PENDAHULUAN
Mesin  pendingin  rumah  tangga  (kulkas) merupakan  peralatan  rumah  tangga  yang  banyak dipakai  dalam  keluarga  di  Indonesia.  Kulkas biasanya  digunakan  untuk  tempat  menyimpan bahan  makanan  baik  segar  ataupun  kalengan, sehingga bahan makanan tersebut lebeih awet dan tahan lama, disamping itu, juga dugunakan untuk membuat  air  dingin  atau  es.  Pada  umumya refrigerant  yang  dipakai  adalah    freon  dari  jeneis CFC ( Chlorofluoride Carbonate ) seperti R12 dan R22  (R12)    atau  yang  non  CFC  yaitu  R134a. Refrigeran jenis CFC disinyalir menjadi salah satu penyebab kerusakan lapisan ozon dan pemanasan global [1].
Selain  refrigeran  tersebut,  ada  refrigeran jenis  lain  yang    lebih  ramah  lingkungan  yaitu hidrokarbon,  zat  ini  memiliki  unsur  utama Hidrogen  dan  Karbon.  Salah  satu  hidrokarbon yang digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari, dikenal  dengan  nama  LPG  ( Liqufied  Petrolium Gas).    LPG  memiliki  komposisi  8%  s/d  12% Propana  (C 3 H 8 ).  42%  s.d.  47%  Normal  Butana (C 4 H 10 ) serta 45% s.d. 54% Iso Butana. Jika berdiri sendiri  maka diantara ketiga zat yang terkandung dalam  LPG  memiliki  sifat  termodinamika  yang tidak jauh berbeda dengan apa yang dimiliki oleh refrigeran  pada  umumnya.  Sifat  termodinamika tersebut adalah temperatur dan tekanan jenuh pada daerah  operasi  mesin  pendingin  (Abboud,  B. 1994).
Kondensor  adalah  salah  satu  komponen penting  dari  mesin  pendingin  yang  berfungsi sebagai  alat  penukar  kalor  yaitu  menggubah  fase refrigeran  dari  ujud  gas  menjadi  cair.  Kondensor dapat  memindahan  panas  ke  lingkungan  dengan cepat jika digunakan media pendingun yang baik. Unsur  penting  dari  kondensor  di  dalam  mesin pendingin untuk mendinginkan evaporator dengan lebih cepat adalah rasio pelepasan kalor, yaitu nilai perbandingan  pelepasan  kalor  di  kondensor dengan  nilai  penyerapan  kalor  di  evaporator  dan coefisen of performancenya (COP). Berbagai cara dapat  dilakukan  agar  mesin  pendingin  dapat mendinginkan evaporataor lebih cepat, cara salah satunya adalah dengan memodifikasi kondensornya.    Dengen  memodifikasi  kondensor kita akan mendapatkan nilai rasio pelepasan kalor yang optimal dan nilai COP yang lebih tinggi [3]. Banyak  penelitian  yang  dilakukan  untuk menambah COP  mesin pendingin. Prasetya Boby, H.P., dan Putra, A.B.K. [4] melakukan penelitian dengan  memvariasikan    laju    pendinginan kondensor  pada  mesin  pendingin  difusi  absorpsi R22-DMF.  Penelitian    ini  memvariasikan  laju pendinginan  kondensor  dengan  kecepatan  aliran 0,72 m/s, 1,48 m/s, 2,04 m/s, dan 2,29 m/s. Sahu, V.,  Tiwari,  P.,  Jain,  K.K.,  &  Tiwari,  A.  [5] melakukan    studi  eksperimen    dengan  merubah jarak sirip kondensor yaitu 3 mm, 6 mm, & 9 mm. Widodo  Budi,  U.K.  [6]  melakukan  studi eksperimental  pengaruh  geometri  kawat  terhadap efisiensi  kondensor  jenis  pembuluh,  dengan
mengvariasikan  luasan  dari  geometri  kawat kondensor.    Elsayed  [7]  melakukan  penelitian dengan  menambahkan  variasi  aliran  massa  udara pendingin  pada  kondensor.  Variasi  massa  udara antara 0,28m 3 /s sampai 0,43m 3 /s, tetapi penelitian ini  dilakukan  pada  AC  split.  Effendy  [8] melakukan  penelitian  dengan  memvariasikan kecepatan udara pendingin pada kondensor dengan variasi  kecepatan  Antara  0,2  sampai  2,98  m/s, tetapi  masih  menggunakan  refrigeran  R12  pada mesin pengkondisian udara AC. Penelitian-penelitian tersebut mendasari pentingnya  untuk  melakukan  penelitian  tentang karakteristik  kondensor,  hal  ini  berguna  untuk pengembangan  mesin  pendingin.,  khususnya mesin pendingin rumah tangga (kulkas). Penelitian ini memvariasi media pendingin kondensor, yaitu media  pendingin  udara  alamiah,  penambahan luasan sirip pada kondensor dan penambahan  fan 14,4  W  pada  kondensor.  Penelitian  ini  dilakukan dengan  metode  eksperimntal  dan  menggunakan LPG  sebagai  refrigeran.  Metode  analisa  yang dilakukan  adalah  metode  analisa  grafik  yang membandingkan  nilai  rasio  pelapasan  kalor  serta nilai  COP.  Hal  ini  bertujuan  untuk  memperbaiki koefisien prestasi mesin pendingin dan kecepatan laju pendinginannya.

## METODOLOGI PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah metode eksperimental. Alat yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  :  Lemari  es  satu  pintu  160, liter  150  W.;  satu  evaporator;  kondensor;  fan (kipas angin); Thermocouple .;
Kabel thermocouple .; Pressure  gauge ,  sebagai  alat pengukur  tekanan;  Manifold  gauge  sebagai  alat penghubung  pengisi  refrigeran.;    Terminal  port (pengukur  suhu).  Sedangkan  bahan  penelitian yang  digunakan  adalah  :  fluida  kerja  atau refrigeran  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah LPG; Plat galvanis digunakan untuk variasi luasan  sirip  kondensor  dengan  tebal  0,5  mm, panjang  908  mm.  Untuk  skema  rangkaian  alat yang digunakan pada penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Pengambilan data dilakukan dengan mengukur  semua  variabel  saat  melakukan pengujian.  Tahap-tahap  yang  dilakukan  dalam melakukan pengujian adalah sebagai berikut:
a. Merangkai komponen-komponen mesin refrigeran, memasang alat ukur suhu ( thermocouple ),  alat  ukur  tekanan  ( pressure gauge )  pada  titik-titik  yang  telah  ditentukan menggunakan  terminal  port  pada  titik  yang diamati.  Mengisi  refrigeran  dengan  benar, menggunakan  refrigeran  LPG.  Selanjutnya menjalankan alat uji sampai sistem dan aliran refrigerannya stabil.
(a)
(b)
Gambar 1.  (a) Skema rangkaian alat uji dengan penambahan fans pada kondensor ; (b). Skema rangkaian alat uji dengan penambahan sirip pada
kondensor
b. Mengecek  tekanan  dan  temperatur  yang terdapat  pada  alat  ukur  untuk  memastikan kebenaran  angka  yang  tertera  pada  alat  ukur tersebut.
c. Melakukan percobaan kembali menggunakan refrigeran  LPG  dengan  menggunakan  luasan sirip kondensor dengan luasan, 0,011 m 2 , d. Melakukan percobaan kembali dengan menggunakan refrigeran LPG pada variasi fan pembuang  udara  yaitu  6  fan  dengan  dengan daya 14,4 Watt.
e. Mencatat  tekanan  dan  temperatur  yang ditunjukkan  oleh  pengukur  tekanan  dan temperatur pada semua titik pada waktu yang telah  ditetapkan.  Pengumpulan  data  dan perhitungan  data  sebagian  menggunakan software coolpack

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  Perubahan  Suhu  di  Raang  Mesin Pendingin
Data  perubahan  temperatur  pada  ruangan didalam  mesin  pendingin  rumah  tangga    (T5) dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Temperatur  ruangan di dalam mesin pendingin (T5) dengan variasi media pendingin
kondensor terhadap waktu
A1 =  Kondesnsor  berpendingin  udara (Standar)
A2 =    Penambahan  luasan  sirip  0,011  m2. pada kondesnsor
A3    =  Penambahan  Fans  14,4  W  pada kondensor Gambar 2 menyajikan grafik yang menjelaskan  bahwa  laju  penurunan  tertinggi didapat  dengan  mesin  pendingin  yang  ditambah fan  14,4  W  pada  kondersornya,  yaitu  –11,9 0 C. Hal ini dikarenakan pada penambahan fan terjadi perpindahan  panas  secara  konveksi  paksa, sedangkan  pada  penambahan  luasan  sirip  dan udara  (standar)  adalah  perpindahan  panas konveksi  alamiah.  Pada  perpindahan  konveksi paksa,  aliran  udara  yang  digunakan  untuk mendinginkan kondensor dipaksa mengalir melintasi  pipa-pipa  kondensor  mesin  pendingin, hal  itu  mempercepat  proses  perpindahaan  panas yang terjadi di kondersor. Hasil penelitian ini juga sesuai dengan penelitian Perkasa, A. E., [9] yang menyatakan bahwa temperatur ruangan pendingin berbanding  terbalik  terhadap  perubahan  waktu yaitu semakin lama selang waktu mesin pendingin dioperasikan,  maka temperatur ruangan pendingin semakin lama semakin turun mengikuti waktu.

## Data Rasio Pelepasan Kalor
Rasio  pelepasan  kalor  adalah  perbandingan antara  kalor  yang  dibuang  oleh  kondensor dibanding  dengan  kalor  yang  diserap  oleh evaporator atau bisa ditulis rasio pelepasan kalor = (h 2 -h 3 )/(h 1 -h 4 ). Rasio pelepasan kalor yang paling baik  adalah  yang  memiliki  nilai  mendekati  1. Rasio pelepasan  kalor dapat dilihat pada  Gambar 3.  edangkan  gambar  grafik  rasio  pelepasan  kalor per waktu dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 3. Rata-rata rasio pelepasan kalor pada refigerator dengan variasi media pendingin kondesnsor
Gambar 4. Rasio pelepasan kalor pada refigerator dengan variasi media pendingin kondesnsor terhadap waktu
Gambar  4  menyajikan  grafik  hubungan antara  nilai  rasio  pelepasan  kalor  terhadap  waktu pada  kondensor  dengan  variasi  jenis  media pendingin. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa rasio  pelepasan  kolor  terkecil  dihasilkan  dari kondensor  dengan  variasi  jenis  pendingin  yang menggunakan  fan  14,4  W,  yaitu  sebesar  1,21. Grafik  tersbut  juga  memperlihatkan  bahwa kondensor  dengan  vasiasi  jenis  pendingin  fan mempunyai rasio yang sama (konstan) yaitu 1,21 sejak  menit  ke  30,  sedangkan  pada  menit  ke  5 sampai  ke  15  terjadi  kenaikkan.    Hal  ini dikarenakan  pada  menit  ke  5  sampai  15,  terjadi peningkatan  suhu  di  kondensor.  Garfik  tersbut juga  memperlihatkan  penurunan  niali  rasio pelepasan kalor dari menit ke 15 sampai 30, hal ini dikarenakan terjadi penurunan suhu pada kondensor,  penurunan  suhu  ini  karena  adanya media pendingin kondensor.

## Coefisien Of  Performance (COP)
COP dapat diperoleh dengan rumus
𝐶𝑂𝑃 = 𝑞𝑒 𝑊
5; 11,9 10; 5,9 15; 2,6 30; -3,6 60; -7,2 5; 10,6 10; 4,1 15; 1,1 30; -5,2 60; -9,6 5; 10,9 10; 3,4 15; 0 30; -7,4 60; -11,9 su h u ( c) Waktu (menit) A1 A2 A3 1,27 1,25 1,21 A1 A2 A3 Rat a -r at a Ras io P elepas an Kal o r Media Pendingin Kondensor 5; 1,26 10; 1,27 15; 1,28 30; 1,28 60; 1,27 1,24
1,25 1,26 1,25 1,26 1,21 1,21 1,22 1,21 1,21 Ras io P elepas an Kal o r Waktu (menit) A1 A2 A3
atau
𝐶𝑂𝑃 = (h1 –  h4)
(h2 –  h1)
data  hasil  perhitungan  rata-rata  COP mesin  pendingin  dengan  variasi  media  pendingin kondensor dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Rata-rata COP mesin pendingin dengan variasi media pendingin kondensor
Sedangkan  gambar  grafik  nilai  COP refigerator  dengan  variasi  Media  pendingin kondesnsor terhadap waktu gambar 6 berikut
Gambar 6. COP mesin  pendingin dengan variasi media pendingin kondesnsor terhadap waktu
Gambar 6 menunjukan bahwa nilai rata-rata COP  tertinggi  dihasilkan  oleh  mesin  pendingin yang kondensornya menggunakan media pendingin  fan  14,4  W  yaitu  sebesar  4,63.  Nilai COP  tergantung  dari  nilai  kapasitas  pendinginan dan  kerja  kompresi,  jika  nilai  COP  tinggi  berarti mesin  pendingin  itu  mempunyai  kerja  kompresi yang  lebih  rendah.  Nilai  kompresi  yang  rendah lebih mengguntukan dari pada nilai kerjakompresi yang  tinggi,  karena  daya  yang  dibutuhkan  juga rendah.  Sedangkan  Gambar  6,  menunjukan perubahan  besar  nilai  COP  terhadap  waktu. Gambar tersebut menunjukan bahwa kecenderungangan  penurunan  nilai  COP  yang tajam  dari  menit  ke-5  sampai  menit  ke-15
kemudian  terjadi  kenaikan  nilai  COP  yang  tidak tajam  dari  menit  ke-15  sampai  ke-60.  Penurunan nilai  COP  pada  awal  proes  pendinginan  terjadi karena  pada  awal  pendinginan    suhu  evaportor lebih tinggi dari pada suhu evapotaror pada menit ke-15  dan  seterusnya.  Sehingga  kerja  kompresor pada  awal  proses  pendinginan  lebih  tinggi. Gambar  6  tersebut  juga  menunjukakan  fan  yang digunakan  sebagai    media  pendingin  kondensor lebih  baik  daripada  menggunakan  udara  alamiah dan  penambahan  sirip.  Hal  ini  sesuai  dengan peneliitian Helmi [10] bahawa semakin besar COP menunjukan  bahwa  kerja  mesin  tersebut  semakin baik. Selain itu Basri [11] juga menyatakan bahwa kenaikan temperatur
kondensor akan menyebabkan  kenaikan  daya  kompresor  tetapi menurunkan kapasitas refrigerasi sehingga menurunkan  koefisien  prestasi  mesin  (COP). Dengan  kenaikan  COP,  maka  energi  yang dibutuhkan untuk  mencapai kondisi tertentu akan semakin  kecil  atau  dengan  energi  yang  sama, mesin  pendingin  dapat  memiliki  kapasitas  yang lebih  baik  sehingga  menghasilkan  keuntungan daya.

## KESIMPULAN
Berdasarkan peneltian yang telah dilakukan, data-data,  hasil perhitungan dan analisa yang telah dibahas  dapat  disimpulkan  beberapa  hal  sebagai berikut :
1. Media  pendingin  kondensor  berpengaruh terhadap  nilai  rasio  pelepasan  kalor  dan koefisien prestasi (COP) dari mesin pendingin rumah tanngga (kulkas).
2. Media  pendingin  kondensor  dengan  fan  14,4 W pada penelitian ini menghasilkan nilai COP tertinggi,  4,73,    dan  rasio  pelepasan  kolor terkecil,  1,2.  Semakin  besar  COP    dan semakin kecil nilai pelepasn kalor, menunjukan  bahwa  kerja  mesin  tersebut semakin baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Calm,  J.  M.,  Hourahan,  G.C.  2001. Refrigerant  Data  Summary .  Engineered System. Vol. 18(11): 74-88
[2] Ma’sum, Z., Arsana, M., Malik, F., dan Priyo, W. 2012. Analisis Perpindahan Panas dengan Konveksi  Bebas  dan  Radiasi  pada  Penukar Panas Jenis Pipa dan Kawat.
[3] Stoecker,  W.  F.,  dan  Jones,  J.  W.,  2006, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Terjemahan  Oleh  Supratman  Hara .  Jakarta: Erlangga.
[4] Prasetya  Boby,  H,  P.,  dan  Putra,  A,  B,  K. 2013. Studi  Eksperimen  Variasi  Laju Pendinginan Kondensor pada Mesin Pendingin  Difusi  Absorpsi  R22-DMF .  Jurnal
Teknik POMITS. Vol. 2 (1):101-104. 3,91 3,76 3,62 3,61 3,72 4,08 3,97 3,87 3,99 3,83 4,66 4,63 4,52 4,58 4,73 C O P Waktu (menit)
[5] Sahu, V., Tiwari, P., Jain, K.K., & Tiwari, A 2013. Experimental  Investigation  of  the
Refrigerator  Condenser  By  Varying  the  Fins Spacing of the Condenser .  Shri Ram Institute of  technology,  Jabalpur,  India  .  Volume-1,
Issue-1.
[6] Widodo, Budi, U.K. 2002. Studi
Eksperimental  Pengaruh  Geometri  Kawat
Terhadap  Efisiensi  Penukar  Panas  Jenis
Pembuluh  dan  Kawat  Konveksi  Bebas . Majalah IPTEK – Vol.13, (156-164
[7] Elsayed, A. O., dan Hariri, A. S. 2011. Effect of Condenser Air Flow on the Performance of Split  Air  Conditioner .  World  Renwable Energy Congress.8-13.
[8] Effendy,  M.  2005. Pengaruh  Kecepatan Udara  Pendingin  Kondensor  Terhadap
Koefisien Prestasi Air Conditioning . Gelagar Jurnal Teknik .Vol. 16(1):1-6.
[9] Perkasa,  A.  E.,  2013.  “Analisis  Pengaruh Variasi  Massa  Lpg  Sebagai  Refrigeran Terhadap Prestasi Kerja dari Mesin Pendingin Kompresi  Uap”.  Tidak  diterbitkan.  Skripsi.
Jember: Universitas Jember.
[10] Helmi.,  R.,  2013. Perbandingan  COP  Pada Refrigerator  Dengan  Refrigeran  CFC  R12 Dan HC R134a Untuk Panjang Pipa Kapiler Yang Berbeda . Jurnal Universitas Gunadarma. [11] Basri,  M.H.  2009. Pengaruh  Temperatur Kondensor Terhadap Kinerja Mesin Refrigerasi  Focus  808 .  Jurnal  SMARTek.
Vol. 7 (1):62-68.