## Metode Praktis Perancangan Panjang Pipa Evaporator pada Mini Freezer Bertemperatur Rendah Menggunakan Refrigeran R404A
Kasni Sumeru 1* , Markus 2 , Nanda Fauzan Pratama 1 , Rizki Muliawan 1 , Yudi Prana Hikmat 2
1 Jurusan Teknik Refrigerasi & Tata Udara, Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir Ciwaruga, Bandung, Indonesia 40559
2 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir Ciwaruga, Bandung, Indonesia 40559 *E-mail: sumeru@polban.ac.id
Diajukan: 22-09-2022; Diterima: 30-03-2023; Diterbitkan: 20-04-2023 Abstrak
Mini freezer yang terdapat di pasaran umumnya memiliki temperatur kabin hanya sampai -20 o C. Penelitian ini bertujuan menampilkan  metode  perhitungan  panjang  pipa  evaporator  sehingga  dapat  mencapai  temperatur  kabin  hingga  -40 o C dengan menggunakan refrigeran R404A. Refrigeran R404A selain relatif lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan R22, juga memiliki temperatur N ormal Boiling Point (NBP) lebih rendah dari R22. Kapasitas kompresor yang digunakan adalah  250 W  yang  khusus  dirancang  untuk  refrigeran  R404A.  Berdasarkan  pengujian  didapatkan  bahwa  temperatur kabin dapat mencapai -40 o C setelah 120 menit mesin pendingin dioperasikan. Selama beroperasi, tekanan kerja, yaitu tekanan suction dan discharge kompresor, mini freezer hampir sama dengan hasil perhitungan. Ini artinya metode yang digunakan pada penelitian ini dengan desain dan pengembangan (R&D). Namun untuk mendapatkan freezing time yang lebih singkat masih diperlukan optimasi panjang pipa evaporator masih diperlukan, supaya temperatur kabin -40 o C dapat dicapai lebih singkat. Perbedaan hasil perancangan, yaitu: tekanan suction , tekanan discharge dan temperatur discharge , dengan hasil pengujian tidak lebih dari 10%.
Kata kunci: mini freezer ; temperatur rendah; evaporator; refrigeran R404A

## Abstract
Mini freezers on the market generally have a cabin temperature of only -20 o C. This study aims to show the method of calculating  the  length  of  the  evaporator  pipe  so  that  it  can  reach  cabin  temperatures  up  to  -40 o C  using  R404A refrigerant. Refrigerant R404A apart from being relatively more environmentally friendly than R22, also has a normal boiling point temperature (NBP) lower than R22. The compressor capacity used is 250 W, specially designed for R404A refrigerant. Based on the test, it was found that the cabin temperature can reach -40 o C after 120 minutes the cooler is operated. During operation, the working pressure, namely the suction and discharge pressures of the compressor, and mini freezer is almost the same as the calculation results. This means that the method used in this study is quite accurate. However, to get a shorter freezing time, it is still necessary to optimize the length of the evaporator pipe, so that the cabin temperature of  -40 o C can be achieved in a shorter  time. The difference in the design results, namely: suction pressure, discharge pressure, and temperature discharge, with test results not more than 10%.
Keywords: mini freezer ; low temperature; evaporator; R404A refrigerant
1. Pendahuluan
Pada umumnya mini freezer yang tersedia di pasaran Indonesia hanya bertemperatur -10 o C hingga -20 o C. Sangat sulit untuk mendapatkan mini freezer yang dapat mencapai temperatur kabin rendah hingga -40 o C. Salah satu peruntukan mini freezer bertemperatur  -40 o C  adalah  untuk  menyimpan  vaksin.  Untuk  mendapatkan  temperatur  kabin  -40 o C  maka diperlukan  perancangan  sistem  refrigerasi  yang  tepat  agar  didapat  temperatur  kabin  sesuai  dengan  rancangan.  Untuk mencapai  temperatur  kabin  -40 o C,  maka  setidaknya  temperatur normal  boiling  point (NBP)  dari  refrigeran  harus  lebih rendah -45 o C. Hal ini disebabkan untuk mencapai temperatur kabin -40 o C, maka setidaknya temperatur NBP refrigerannya 3 o C  di  bawah  temperatur  kabin  rancangan  [1-2].  Refrigeran  yang  mudah  didapatkan    di  pasaran  Indonesia  adalah  dari keluarga HCFC (hydrochlorofluorocarbons), seperti R22 dan HFC (hydrofluorocarbons), seperti R134a, R410A, R407C dan R404A. Keempat refrigeran dari keluarga HFC, yaitu R134a, R410A, R407C dan R404A, sudah tidak memiliki sifat perusakan lapisan ozon namun masih memiliki sifat pemanasan global yang masih cukup tinggi [3]. Refrigeran R22 mulai tahun  2015  dilarang  digunakan  pada  pengondisian  udara  (AC)  baru  karena  sifatnya  masih  dapat  merusak  lapisan  ozon.
Keberadaan R22 digantikan oleh keluarga HFC, di mana refrigeran ini sudah tidak memiliki sifat perusakan lapisan ozon [4-7]. Ketiga refrigeran dari keluarga HFC, memiliki memiliki potensi dijadikan refrigeran untuk mini freezer yang dapat mencapai  temperatur  kabin  hingga  -40 o C,  karena  temperatur  NBP  ketiganya  di  bawah  -40 o C.  Temperatur  NBP  untuk R404A,  R407C  dan  R410A  adalah  -46,2 o C,  -43,6 o C  dan  -48,5 o C.  Refrigeran  R410A  memiliki  NBP  terendah,  namun kompresor yang menggunakan R410A dengan kapasitas kecil belum tersedia di pasaran Indonesia, sehingga pada penelitian ini digunakan R404A sebagai refrigerannya.
Dalam  perancangan  mesin  pendingin,  selain  jenis  refrigeran  yang  digunakan,  faktor-faktor  lain  yang  harus diperhatikan adalah kapasitas kompresor, panjang pipa kondenser, panjang pipa kapiler, panjang pipa evaporator dan massa pengisian  refrigeran  [8-9][.  Berdasarkan  penelusuran  referensi  yang  membahas  perancangan mini  freezer ,  tim  peneliti belum menemukannya. Referensi yang didapat pada umumnya adalah membahas kinerja dari freezer yang telah terpasang untuk suatu keperluan. Misalnya Cabello et al.  [10] mengkaji konsumsi energi pada freezer akibat pergantian refrigeran dari R404A dengan refrigeran yang memiliki nilai GWP ( global warming potential ) yang jauh lebih rendah, yaitu R468A. Mereka  melaporkan bahwa ada potensi penurunan konsumsi energi bila  menggunakan refrigeran pengganti. Kajian lain dilakukan oleh Bansal et al. [11], mereka menggunakan freezer pada lemari es rumahan untuk dikaji perilaku defrost nya.
Hasil kajiannya melaporkan bahwa penggunaan defrost otomatis justru akan meningkatkan konsumsi energi sebesar 17,7%. Pengaruh massa pengisian refrigeran pada kinerja freezer juga telah dilakukan oleh beberapa ahli [12-14] [12-14]. De Rossi et  al.  [12]  melaporkan  bahwa  pengisian  refrigeran  yang  berlebihan  pada  sistem  justru  tidak  akan  meningkatan  kinerja freezer .  Setiap freezer memerlukan  pengisian  massa  refrigeran  yang  optimal  agar  sistem  dapat  bekerja  dengan  optimal.
Pengisian  refrigeran  yang  berlebih,  selain  akan  menurunkan  kinerja  mesin  pendingin  juga  berpotensi  mencemari lingkungan saat terjadi kebocoran. Untuk melihat efek massa pengisian refrigeran pada kinerja lemari es dilakukan oleh Björk dan Palm [13-14]. Mereka melakukan pengisian refrigeran pada lemari es pada saat kondisi transien maupun pada kondisi steady state . Pengisian pada saat transien dapat menimbulkan superheating sesaat, sedangkan pengisian saat steady state tidak  menimbulkan superheating meskipun  beban  pendinginannya  divariasikan.  Penelitian  lainnya  untuk meningkatkan kinerja freezer bertemperatur -40 o C dengan menggunakan ejector dilakukan oleh Lu et al. [15]. Penelitiannya melaporkan bahwa penggunaan ejector pada freezer dapat meningkatkan kinerja (COP) sebesar 15,9%.
Berbeda dengan penelitian-penelitian yang telah disebutkan di atas, pada penelitian ini akan merancang mini freezer bertemperatur -40 o C dengan menggunakan komponen-komponen pada mini freezer untuk temperatur -20 o C. Oleh karena itu  diperlukan  perancangan  ulang  panjang  pipa  evaporator  agar  dapat  mencapai  temperatur  kabin  -40 o C.  Modifikasi dilakukan  dengan  mengubah  panjang  pipa  evaporator  sehingga  temperatur  kabin  dapat  mencapai  -40 o C  dengan  massa pengisian  refrigeran  mengacu  pada  tekanan  kerja mini  freezer sesuai  dengan  temperatur  evaporasi  dan  kondensasinya.
Tujuan  dalam  penelitian  ini  adalah  untuk  mendapatkan  panjang  pipa  yang  optimum  pada  aplikasi mini  freezer yang memakai temperatur rendah.

## 2. Material dan metodologi
Pada rancangan mini freezer penelitian ini menggunakan condensing unit menggunakan kompresor R404A dengan kapasitas  250  Watt.  Karakteristik  dari  R404A  terlihat  pada  Tabel  1.  Pada  tabel  terlihat  bahwa  temperatur  NBP  R404A adalah  -46,2 o C. Ini artinya bila  mesin pendingin  menggunakan dengan  R404A dirancang untuk temperatur kabin  -40 o C maka tekanan rendah mesin tidak akan bekerja pada tekanan vakum, karena masih di atas tekanan atmosfer.
Tabel 1. Karakteristik refrigerant R404A
No. Karakteristik Nilai 1. Temperatur NBP -46,2 o C 2. Freezing point -117.5 o C 3. Critical pressure 37.29 bar 4. Liquid density (0 o C) 1150.01 kg/m 3 5. Vapor density (25 o C) 3.99 kg/m 3 6. Specific heat liquid Cp (25 o C) 1.5423 kJ/kg.K 7. Specific heat vapor Cp (25 o C) 1.2214 kJ/kg.K 8. Global warming potential (GWP) 3922 9. Ozone depletion potential (ODP) 0
Oleh karena, pada penelitian menggunakan condensing unit , maka kapasitas atau dimensi ketiga komponen utama, yaitu kompresor, kondenser dan pipa kapiler adalah bawaan dari pabrik.  Sedangkan panjang pipa evaporator yang akan dirancang agar dapat mencapai temperatur kabin -40 o C. Gambar 1 di bawah menunjukan skematik diagram sistem.
Gambar 1. Gambar skematik diagram
Setelah diketahui kapasitas kompresor yang digunakan, selanjutnya adalah menentukan data-data rancangannnya dan menggambarkan siklus refrigerasi kompresi uap pada diagram Ph. Data-data rancangan terlihat pada Tabel 2. Pada tabel digunakan subcooling dan superheating yang sama, yaitu 5 K dan efisiensi isentropik 0,6.

## Tabel 2. Data-data Rancangan
No. Paremeter Nilai 1. Temperatur evaporasi -43 o C 2. Temperatur kondensasi 40 o C 3. Tekanan discharge 18,2 bar 4. Tekanan suction 1,2 bar 5. Subcooling 5 K 6. Superheating 5 K 7. Efisiensi isentropik 0,6
Berdasarkan data-data rancangan pada Tabel 2, kemudian digambarkan pada diagram P-h seperti yang terlihat pada Gambar 2. Dengan menggunakan persamaan (1) dan data-data entalpi pada Gambar 2, maka didapatkan nilai COP sebesar 0,96.  Kapasitas  pendinginan mini  freezer ,  atau  kemampuan  penyerapan  kalor  oleh  evaporator  yang  akan  dirancang dinyatakan  dengan  persamaan  (2).  Oleh  karena  daya  input  kompresor  adalah  250  Watt,  maka  dengan  menggunakan persamaan (2), kapasitas pendinginan oleh evaporator adalah 240 Watt.
𝐶𝑂𝑃 = ℎ1−ℎ4 ℎ2−ℎ1 = 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝. 𝑄𝑘𝑜𝑚𝑝. (1) 𝑄 𝑒𝑣𝑎𝑝. = 𝐶𝑂𝑃 𝑥 𝑄 𝑘𝑜𝑚𝑝. (2)
Q evap = 0,96 x 250 W = 240 W
di mana,
Q evap . = kapasitas pendinginan evaporator, 240 W
Q komp . = daya input kompresor, 250 W
Gambar 2 . Rancangan siklus refrigerasi mini freezer pada diagram P-h
Selanjutnya, panjang pipa evaporator dapat dihitung dengan persamaan,
𝐿 = 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝. 𝜋.ℎ𝑐 .𝐷.(𝑇𝑘𝑎𝑏.−𝑇e𝑣𝑎𝑝.) (3)
dimana,
L = pangan pipa evaporator, m h c = koefisiensi perpindahan kalor konveksi, W/m 2 . K D = diameter luar pipa evaporator, 8x10 -3 m T kab. = temp. kabin sebelum dikondisikan, 30 o C T evap . = temp. pipa evaporator, -43 o C
Persamaan (3) dapat diselesaikan bila nilai “ h c ” diketahui. Karena proses perpindahan panas antara udara di dalam kabin dan refrigeran di dalam pipa evaporator berlangsung secara konveksi bebas, maka nilai “ h c ” dapat dihitung dengan persamaan berikut,
𝑁𝑈 𝑓 = ℎ𝑐 .  𝐷 𝑘𝑓 = C(𝐺𝑟 𝑓 𝑃𝑟 𝑓 ) 𝑚 (4)
dimana,
Gr = Grashoff number
Pr = Prandlt number dimana Gr adalah,
Gr = 𝑔.β .(𝑇𝑤−𝑇∞).D3 𝑣2
(5)
dan,
β = 1 𝑇𝑓 (6) h 1 2 3 4 P 40 o C -43 o C h 4 h 1 h 2
dimana,
g = Percepatan gravitasi, m/s 2
𝛽 = koefisien volume ekspansi
v = viskositas kinematik refrigeran, m 2 /s
Nilai perkalian Gr.Pr menentukan nilai “C” dan “m”. Sifat-sifat fluida akan dilihat pada temperatur film ( T f ). Pada penelitian ini ( T f ) nya sebesar 264 K.
Berdasarkan sifat-sifat fluida [16], persamaan (5) dan (6) dapat diselesaikan dan didapat nilai sebagai berikut:
Gr.Pr = 2,14 x 10 -1
Maka didapat nilai “C” dan “m” sebagai berikut:
m =  0,148
C =  1,02
Dengan substitusi nilai-nilai ini ke persamaan (3), maka didapat nilai,
𝑁𝑈 𝑓 = C. (𝐺𝑟 𝑓 𝑃𝑟 𝑓 ) 𝑚
= 1,02.(2,14 x 10 -1 ) 0,148 = 8,12 x 10 -1 sehingga,
ℎ 𝑐 = 𝑁𝑈𝑓.𝑘𝑓 𝐷 = 9,88 𝑤 𝑚2 . 𝐾 (7)
Selanjutnya nilai-nilai  yang didapat digunakan  untuk  menghitung panjang pipa evaporator yang akan di pasang di dalam kabin sehingga temperatur kabin dapat mencapai -40 o C.

## 3. Hasil dan pembahasan
3.1. Panjang pipa evaporator
Setelah  didapatkan  nilai-nilai  besaran  pada  persamaan  (1),  (3)  dan  (6),  lanjutkan  memasukkan  besaran-besaran tersebut ke dalam persamaan (3), dan didapatkan,
𝐿 = 240 3,14 𝑥 9,88 𝑥 8 x 10 −3 𝑥 (303−230) = 13,3 m
Pipa evaporator dengan panjang 13,3 meter selanjutnya akan dipasang di dalam kabin dan akan dilakukan pengujian. Di  dalam  praktiknya,  tidaklah  langsung  mudah  untuk  mendapatkan  temperatur  kabin  -40 o C  (seperti  dalam  rancangan), meskipun  panjang  pipa  evaporator  telah  sesuai  dengan  hasil  perhitungan.  Volume  pengisian  refrigeran  juga  sangat berpengaruh pada temperatur kabin. Bila volume pengisian kurang atau lebih, maka temperatur rancangan yang diinginkan tidak akan tercapai.
Kendala  yang  sering  didapati  dalam  perancangan mini  freezer bertemperatur  rendah  adalah  tekanan suction yang terlalu rendah, sehingga di bawah 1 atmosfer dan temperatur discharge yang cukup tinggi sehingga overheating di saluran discharge . Pada rancangan mini freezer ini, tekanan suction masih di atas 1 atm dan temperatur discharge masih dalam batas yang wajar, yaitu sekitar 86.8 o C. Artinya mini freezer hasil rancangan aman untuk dioperasikan. Mini freezer hasil rancangan terlihat seperti pada Gambar 3. Pada gambar tersebut terlihat bahwa panjang  pipa evaporator sepanjang 13,3 meter dililitkan menempel pada dinding mini freezer .
Gambar 3 . Foto mini freezer hasil rancangan
3.2. Hasil pengujian temperatur kabin
Hasil pengukuran  temperatur  kabin  selama 125  menit  terlihat seperti pada Gambar 4. Pada gambar terlihat bahwa pada 10 menit pertama, temperatur di dalam kabin masih 23 o C, dan 2,8 o C pada menit ke-20. Temperatur minus di dalam kabin  tercapai pada  menit  ke-30, yaitu  -8,6 o C. Pada  menit  ke-30  hingga  menit  ke-80, temperatur  kabin  menurun cukup tajam.  Sedangkan  mulai  menit  ke-80  hingga  menit  ke-120,  penurunan  temperatur  kabin  mulai  lambat.  Temperatur rancangan, yaitu -40 o C dicapai pada menit ke-120. Ini artinya, meskipun pencapaian temperatur rancangan dicapai dalam waktu yang relatif lama, namun tetap tercapai juga. Kemungkinan faktor penyebab hal ini adalah pengisian massa refrigeran yang belum tepat atau panjang pipa evaporator yang kurang optimal. Untuk itu perlu kajian lebih lanjut tentang optimalisasi kedua parameter tersebut.
Kinerja  dari  mesin  pendingin  selain  dipengaruhi  oleh  dimensi,  kapasitas  komponen-komponen  penyusunnya  juga sangat dipengaruhi oleh kuantitas refrigeran yang dimasukkan ke dalam sistem. Tentu saja untuk mendapatkan hasil yang optimal, panjang dari pipa evaporator perlu dilakukan variasi, tidak cukup dengan satu panjang pipa evaporator berdasarkan perhitungan. Panjang pipa sesuai dengan  metode perhitungan cooling load di evaporator disesuaikan dengan kebutuhan beban pendinginan, semakin panjang maka kemampuan dan kapasitas juga akan meningkat dan hasilnya diharapkan akan tercapai sesuai dengan rancangan temperature dalam hal ini low temperature (Dossat, 1961)[18].
Penelitian lebih lanjut dengan memvariasikan panjang pipa evaporator masih sangat diperlukan. Variasi panjang pipa evaporator  dapat  dimulai  dari  mengurangi  dan  menambah  panjangnya  dari  hasil  perhitungan.  Misalnya,  dimulai  dari mengurangi panjang 20% dan 10% dari panjang hasil perhitungan. Kemudian dilakukan eksperimen lagi dengan menambah panjang  pipa  evaporator  sebesar  20%  dan  10%  dari  panjang  hasil  perhitungan.  Berdasarkan  pengujian  nantinya  akan didapatkan panjang pipa evaporator yang optimal, yang akan menghasilkan kinerja terbaik pada mini freezer . Salah satu indikator  kinerja  dari mini  freezer hasil  rancangan  yang  paling  mudah  diamati  adalah  waktu  pencapaian  temperatur rancangan ( freezing time ). Semakin cepat, maka secara tidak langsung menunjukkan bahwa COP-nya semakin tinggi. Oleh karena, untuk beban pendinginan yang sama, semakin singkatnya freezing time , maka semakin tinggi COP suatu freezer . Meskipun freezing time mini freezer hasil rancangan masih relatif lama, namun dari sisi pencapaian temperatur, panjang pipa evaporator hasil perhitungan cukup valid, karena telah tercapai temperatur rancangannya.
Gambar 4. Temperatur Kabin Selama Pengujian
3.3. Tekanan suction kompresor
Salah satu parameter yang cukup kritis pada mini freezer yang menggunakan refrigeran dengan temperatur NBP yang berdekatan dengan temperatur kabin adalah tekanan suction kompresor. Oleh karena untuk menghasilkan temperatur kabin yang berdekatan dengan temperatur NBP refrigeran mengharuskan tekanan suction di sekitar 1 atmosfer (1 bar). Bila salah dalam perancangan, terkadang  dihasilkan tekanan suction yang lebih rendah dari 1 bar bila  mengejar temperatur sangat rendah. Risiko tekanan suction lebih rendah dari 1 bar adalah bila terjadi kebocoran maka udara luar akan masuk ke dalam sistem.  Masuknya  udara  luar  ke  dalam  sistem  akan  berpotensi  menimbulkan  kerusakan  pada  kompresor  karena  adanya reaksi uap air di udara dengan pelumas di dalam kompresor akan membentuk senyawa asam yang berpotensi merusak lilitan koil tembaga di dalam kompresor.
Gambar  5  menunjukkan  tekanan suction kompresor  selama  pengambilan  data.  Pada  menit  ke-10,  tekanan suction masih 2 bar. Tekanan suction terus menurun hingga menit ke-30. Tekanan suction mulai stabil sebesar 1,1 dari menit ke - 40 hingga menit ke-125. Ini artinya tekanan sistem masih di atas tekanan atmosfer, sehingga bila terjadi kebocoran tidak ada potensi udara luar masuk ke dalam sistem. Dengan kata lain, mini freezer hasil rancangan aman dan dapat dioperasikan untuk  mendinginkan  hingga  -40 o C.  Bila  dibandingkan  dengan  hasil  perhitungan  menggunakan software  coolpack [17] dengan inputan data-data rancangan seperti yang terlihat pada Tabel 2, didapat tekanan suction sebesar 1,2 bar. Artinya tekanan suction hasil rancangan sedikit lebih kecil dari hasil perhitungan, yaitu sebesar 0,1 bar. Dengan kata lain terdapat perbedaan sebesar 9,1% antara hasil perhitungan dan hasil rancangan.
23
2,8
-8,6 -24,1 -27,4 -31 -34 -35,6 -37 -37,9 -38,4 -39,1 -40 -40 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 105 120 125 Tem per atu r ka bi n ( o C) Waktu pengukuran  (menit) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 105 120 125 T e ka n a n su cti o n ( b a r)
3.4. Tekanan dan Temperatur Discharge Kompresor
Parameter berikutnya yang juga kritis dalam perancangan mesin pendingin adalah tekanan dan temperatur discharge .
Perancangan yang kurang tepat akan menghasilkan tekanan discharge yang tinggi dan menyebabkan temperatur yang tinggi pula. Gambar 6  menggambarkan tekanan discharge mini freezer selama pengambilan data. Pada gambar terlihat bahwa pada sepuluh  menit pertama,  tekanan discharge sebesar 16,6 bar. Pada tekanan ini,  kondisi sistem belum stabil, karena terlihat bahwa tekanan discharge terus meningkat hingga menit ke-40. Setelah menit ke-40, tekanan discharge mulai stabil, yaitu sebesar 17,8 bar.
Gambar 6. Tekanan Discharge Mini Freezer Selama Pengujian
Untuk mengetahui apakah tekanan discharge mini freezer hasil rancangan tersebut rasional atau tidak, maka harus dibandingkan dengan tekanan discharge hasil perhitungan, seperti yang terdapat pada Tabel 2. Data-data hasil perhitungan dilakukan  dengan  menggunakan software  coolpack [17]  dan  dengan  cara  yang  sama  mencari  tekanan suction hasil perhitungan yang telah dijelaskan sebelumnya. Berdasarkan hasil perhitungan didapat tekanan discharge sebesar 18,2 bar.
Nilai tekanan discharge hasil pengujian hanya sedikit di bawah tekanan hasil perhitungan, yaitu hanya selisih 0,4 bar, atau hanya beda sekitar 2,3%.
Tekanan discharge berkorelasi  dengan  temperature discharge .  Artinya,  tekanan discharge yang  tinggi,  akan menghasilkan  temperatur discharge yang  tinggi.  Konsekuensi  dari  tekanan discharge yang  tinggi  akan  menghasilkan peningkatan konsumsi daya input. Sedangkan konsekuensi dari tingginya temperatur discharge adalah akan menyebabkan berkurangnya  usia  pakai  kompresor  karena  efek  dari overheating .  Gambar  7  menunjukkan  profil  temperatur discharge selama pengambilan data selama 125 menit. Pada gambar terlihat bahwa temperatur pada menit ke-10 baru mencapai 72 o C. Temperatur discharge terus meningkat hingga menit ke-40. Sebagaimana tekanan discharge , temperatur discharge mulai stabil pada menit ke-50, yaitu sebesar 86,8 o C. Nilai ini bila dibandingkan dengan hasil perhintungan menggunakan software cooplack , yaitu 90,2 o C, nilai hasil rancangan lebih rendah dari hasil perhitungan, yaitu beda 3,4 o C. Dengan data ini maka mini freezer hasil rancangan tidak berpotensi overheating pada saluran discharge -nya. Artinya mini freezer hasil rancangan aman untuk dioperasikan di lapangan.
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 105 120 125 Tek an an d is ch ar ge (b ar )
Waktu pengukuran  (menit)
Gambar 7. Temperatur Discharge Mini Freezer Selama Pengujian

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil-hasil yang telah ditampilkan pada bagian sebelumnya, terlihat bahwa mini freezer hasil rancangan dapat dioperasikan dengan aman, karena tekanan suction dan discharge masih dalam batasan aman, sesuai dengan sumber yang berasal dari perangkat lunak Refrigerant slider Danfoss [19] didapat batasan aman tekanan di sekitar 1,31 bar absolute untuk suction dan  tekanan discharge sekitar  18  bar  (a).  Hasil  perhitungan  panjang  pipa  evaporator  dari  pipa  tembaga berdiameter 8 mm didapat panjang sebesar 13,3 m.  Dengan panjang pipa evaporator tersebut, mini freezer dapat mencapai temperatur rancangan -40 o C pada menit ke-120. Nilai tekanan suction , tekanan discharge dan temperatur discharge mini freezer hasil rancangan dengan hasil perhitungan. Tekanan suction sebesar 1,2 bar. Artinya tekanan suction hasil rancangan sedikit lebih kecil dari hasil perhitungan, yaitu sebesar 0,1 bar. Dengan kata lain terdapat perbedaan sebesar 9,1% antara hasil perhitungan dan  hasil rancangan. Berdasarkan hasil perhitungan didapat tekanan discharge sebesar 18,2 bar. Nilai tekanan discharge hasil pengujian hanya sedikit di bawah tekanan hasil perhitungan, yaitu hanya selisih 0,4 bar, atau hanya beda  sekitar  2,3%.  Penelitian  selanjutnya  masih  diperlukan  untuk  mendapatkan  pengisian  refrigeran  yang  optimal  agar freezing time lebih singkat atau dengan memvariasikan panjang pipa evaporator dengan panjang acuan hasil perhitungan. Misal mengurangi atau menambah panjang beberapa persen dari hasil perhitungan.

## Ucapan Terima Kasih
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Politeknik Negeri Bandung atas dukungan secara finansial melalui skema Penelitian Mandiri. Peneliti juga mengucapkan apresiasi kepada Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara atas fasilitas sarana dan prasarana selama penelitian ini berlangsung.

## Daftar Pustaka
[1] S. Cheng, Y., Yu, J., Qian. Improving temperature uniformity in a large frost-free chest freezer. International Journal of Refrigeration. International Journal of Refrigeration. 2022; 141: pp. 12–20.
[2] F.  Wang,  H.,  Song,  Y.,  Cao,.  Experimental  investigation  on  the  pull-down  performance  of  -80oC  ultra-low temperature freezer. International Journal of Refrigeration. 2020; 119: pp. 1–10.
50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 105 120 125 Tem per atu r di sc ha rg e ( o C)
Waktu pengukuran  (menit)
[3] S.  Arora,  A.,  Kaushik.  Theoretical  analysis  of  a  vapour  compression  refrigeration  system  with  R502,  R404A  and R507A. International Journal of Refrigeration. 2008; 31: pp. 998–1005.
[4] S.  Tao,  J.,  Yu.  Implementation  of  energy  efficiency  standard  of  household  refrigerator/freezer  in  China:  Potential environmental and economic impacts. Applied Energy. 2011; 88: pp. 1890–1905.
[5] M. W. Sethi, A., Becerra E.V., Motta, S.F.Y., Spatz. Low GWP R22 replacement for air conditioning in high ambient conditions. International Journal of Refrigeration. 2015; 57: pp. 26–34.
[6] D.  Oruc,  V.,  Devecioglu.  Thermodynamic  performance  of  air  conditioners  working  with  R417A  and  R424A  as alternative to R22. International Journal of Refrigeration. 2015; 55: pp. 120–128.
[7] J. J. Garcia-pabon. Overview of low GWP mixtures for the replacement of HFC refrigerants: R134a. International Journal of Refrigeration. 2019; 111: pp. 113–123.
[8] B. Palm. Refrigeration systems with minimum charge of refrigerant. Applied Thermal Engineering. Applied Thermal Engineering. 2007; 27 (10): pp. 1693–1701.
[9] A. Poggi, F., Macchi-Tejeda, H., Leducq, D., Bontemps. Refrigerant charge in refrigerating systems and strategies of charge reduction. International Journal of Refrigeration. 2008; 31 (3): pp. 353–370.
[10] C.-A.  Cabello,  R.,  Sanchez  D.,  Llopis,  R.,  Nebot-Andres,  L.  Energy  evaluation  of  a  low  temperature  commercial refrigeration  plant  working  with  the  new  low-GWP  blend  R468A  as  drop-in  R404A.  International  Journal  of Refrigeration. 2021; 127: pp. 1–11.
[11] R.  Bansal,  P.,  Fothergill,  D.,  Fernandes.  Thermal  analysis  of  the  defrost  cycle  in  a  domestic  freezer.  International Journal of Refrigeration. 2010; 33: pp. 589–599.
[12] G. P. De Rossi, F., Mauro, A.W., Musto, M., Vanoli. Long-period food storage household vertical freezer: Refrigerant charge influence on working conditions during steady condition. International Journal of Refrigeration. 2011; 34: pp. 1305–1314.
[13] J. P. Holman, Heat Transfer, 6th ed. 1986.
[14] B. Björk, E., Palm. Refrigerant mass charge distribution in a domestic refrigerator, part I: transient conditions. Applied Thermal Engineering. 2006; 26 (8–9): pp. 829–837.
[15] B. Björk, E., Palm. Refrigerant  mass charge distribution in a domestic refrigerator, part II: steady-state conditions. Applied Thermal Engineering. 2006; 26 (8–9) pp. 866–871.
[16] Y.  J.  Lu,  Y.,  Bai,  T.  Experimental  investigation  on  a  -40oC  low-temperature  freezer  using  ejector-expansion refrigeration system. International Journal of Refrigeration. 2020; 118: pp. 230–237.
[17] Coolpack. Technical University of Denmark. [Online]. Available: www.et.dtu.dk/coolpack
[18] Roy J Dossat. (1961). Principles of refrigeration.
[19] Refrigerant slider Danfoss. 2023.