Abstrak —Dewasa ini, pengaruh pemakaian refrigeran tidak hanya masalah potensi kerusakan ozon (ODP) dan efek  pemanasan  permukaan  bumi  (GWP),  tetapi  juga mencakup  pada  masalah  efisiensi  energi.  Bersamaan dengan  faktor  ODP  dan  GWP,  diupayakan  alternatif pengganti refrigeran halo-karbon yang dapat meningkatkan penghematan energi. Data penelitian kali ini  didapatkan  dengan  melakukan  pengujian  pada peralatan  sistem  refrigerasi  di  laboratorium  pendingin dan  pengkondisian  udara,  dengan  menguji  performa sistem  refrigerasi cascade menggunakan intermediate tipe  PHE  yang  menggunakan  refrigeran  MC22  di high stage dan  R407F  di low  stage .  Variasi  yang  dilakukan adalah  laju  pengeluaran  kalor  pada  kondensor  dengan mengatur  kecepatan  aliran  udara  fan  yang  melalui kondensor yaitu mulai dari kecepatan 1, 2, 3, 4, 5.  Hasil yang  didapatkan  dari  performansi  studi eksperimen ini adalah  pada  variasi  kecepatan  fan  tertinggi  2,8  m/s, coefficient of performance sistem sebesar 1.70, kapasitas refrigerasi  sebesar  1,34  kW, heat  rejection  ratio sistem sebesar  1.63,  temperatur  evaporator  LS  sebesar  -42.48 °C,  dan  temperatur  kabin  terendah  sebesar  -35.22  °C, dan nilai effectiveness alat penukar  kalor tipe plate heat exchanger sebesar 95.93%.
Kata  Kunci—  Sistem Cascade , Plate  Heat  Exchanger , Kapasitas Refrigerasi, effectiveness , COP

## I. PENDAHULUAN
ROSES penyerapan  kalor  dari  ruangan  bertemperatur tinggi  dan  memindahkan  kalor  tersebut  ke  suatu medium tertentu yang memiliki temperatur lebih rendah serta  menjaga  kondisi  tersebut  sesuai  dengan  yang dibutuhkan  disebut  sebagai  proses  refrigerasi.  Telah diketahui  bahwa  pemborosan  energi  dengan  seiring meningkatnya  pembangunan  pembangkit  tenaga  listrik untuk  memenuhi  kebutuhan  tenaga  listrik,  peningkatan pemakaian  bahan  bakar  minyak,  secara  signifikan memberikan  kontribusi  pada  peningkatan  pemanasan  bumi melalui efek rumah kaca.Kepedulian masayarakat internasional  akan  hal  tersebut  diatas,  diwujudkan  dalam bentuk mengkampanyekan bahwa ODP, GWP dan efisiensi energi  merupakan  kesatuan  paket  yang  harus  diperhatikan dalam  pemilihan  refrigeran  pada  mesin  pendingin.    Seiring dengan  perkembangan  zaman  yang  semakin  maju  dan modern,  banyak  diciptakan  alat-alat  yang  canggih  untuk menunjang  kehidupan  manusia.  Mesin-mesin  pendingin adalah  salah  satu  alat  yang  sangat  berkembang  seiring dengan kemajuan teknologi.  Mesin refrigerasi pada saat ini
telah  menjadi  kebutuhan  dasar  bagi  sebagian  besar masyarakat  baik  di  perkotaan  maupun  di  pedesaan  karena fungsinya  yang  sangat  penting.  Penggunaan  mesin refrigerasi ini harus diperhatikan dalam pemakaian zat yang mengalir  dalam  mesin  pendingin  yang  disebut  dengan refrigeran,    karena  fungsi  dari  refrigeran  itu  sendiri  adalah sebagai  penyerap  panas  dari  benda  atau  udara  yang diinginkan kemudian membuangnya ke lingkungan.Pemilihan  refrigeran  yang  baik  untuk  sebuah alat pendingin akan mempengaruhi berkurangnya kerusakan lapisan ozon yang ada di bumi ini.
Penggunaan  teknik  pendinginan  dimana  temperatur sedikit  dibawah  0 ° C,  memungkinkan  bahan  obat-obatan dapat disimpan dalam jangka waktu yang lama. Oleh karena itu  mesin  pendingin  yang  dapat  menghasilkan  temperatur hingga dibawah 0°C salah satunya adalah sistem pendingin cascade . Dengan menggunakan sistem ini maka  kalor pada kondensor low-stage dapat  didinginkan  oleh evaporator high-stage sehingga  temperatur  evporator  yang  dapat dicapai  pada low-stage lebih  rendah.  Pada  studi eksperimental  system  refrigerasi cascade terdahulu,  yaitu tugas akhir dari Faberto [1] , menggunakan intermediate tipe concentric tube sebagai alat penukar panas antara low-stage dengan high-stage . Intermediate tipe  konsentris  ini  hanya menghasilkan  laju  perpindahan  panas  antara  permukaan dalam pipa konsentris sebagai jalur laju dari refrigeran low- stage dengan  permukaan  luar  pipa  konsentris  sebagai  jalur laju  dari  refrigeran high-stage. Laju  perpindahan  panas dianggap  masih  kurang  pada intermediate tipe  konsentris ini,  sedangkan  penelitian  Ismu  cakra  gumilar [2] pada  tahun 2012  melakukan  studi  eksperimetal  dengan  variasi  laju pelepasan  kalor  pada  kondensor high  stage terhadap  unjuk kerja sistem refrigerasi cascade, didapatkan hubungan grafik daya kompresor cascade dengan fungsi laju pelepasan kalor kondensor high  stage .    Hasil  studi  eksperimental  yang didapatkan  dari  penelitian  ismu  cakra  gumilar [2] nilai  daya kompresor    naik  seiring  dengan  naiknya  laju    pelepasan kalor  pada  kondensor high  stage .  Ketika  laju    pelepasan kalor  pada  kondensor high  stage semakin  naik,  maka menyebabkan  suhu  kondensor  yang  turun.  Suhu  kondensor yang turun menyebabkan proses kondensasi pada kondensor semakin baik, sehingga semakin banyak refrigeran yang  ini menyebabkan  laju alir masa yang semakin meningkat yang akan  menyebabkan  daya  kompresor  akan  semakin meningkat.
Sehingga  pada  eksperimen  kali  ini  komponen  tersebut diganti  dengan  tipe plate  heat  exchanger (PHE)  yang mempunyai laju perpindahan panas lebih baik dibandingkan dengan  tipe  konsestris.  Dengan  demikian,  diharapkan temperatur  yang  dihasilkan  pada  evaporator low-stage jauh

## Performansi  Sistem  Refrigerasi Cascade Menggunakan  MC22
Dan  R407F  Sebagai  Alternatif  Refrigeran  Ramah  Lingkungan Dengan Variasi Laju Pengeluaran Kalor Kondensor High Stage
Agung Dwi Perkasa,  Ary Bachtiar Khrisna Putra Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Sepuluh Nopember, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : arybach@me.its.ac.id
P
lebih  rendahdari  penelitian  sebelumnya.Sistem  refrigerasi cascade pada  studi  eksperimental  ini  sudah  mengalami banyak  perubahan  pada  alat  penukar  panas  dan konstruksinya. Sering berubah-ubahnya temperatur lingkungan  juga  mempengaruhi  performa  dari  kondensor pada high-stage . Sehingga  pada studi eksperimental kali ini dilakukan  variasi  laju  kecepatan  fan  kondensor high  stage dimana  hal  tersebut  dilakukan  untuk  mengetahui  performa dari  sistem  refrigerasi cascade dengan  menggunakan refrigeran  yang  ramah  lingkungan  dan  menggunakan  katup ekspansi  tipe  TXV  ( Thermostat  Expansion  Valve) agar didapatkan performa yang lebih baik.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Sistem Refrigerasi Cascade
Sistem  refrigerasi  kompresi  uap  bertingkat  merupakan sistem kompresi uap lanjutan yang memiliki dua atau lebih jumlah kompresor sebagai komponen yang dapat memompa dan  mensirkulasikan  refrigeran  dan  menaikan  tekanannya. Sistem pendinginan cascade sering digunakan untuk aplikasi  industri  pendingin  yang  menggabungkan  dua  atau lebih  siklus  pendingin  secara  seri.  Hal  ini  dilakukan  untuk memperoleh  temperatur  rendah,  yang  tidak  dapat  dicapai dengan  siklus  refrigerasi  uap  standar.  Pada  prinsipnya  efek refrigerasi yang dihasilkan oleh evaporator HS dimanfaatkan  untuk  menyerap  kalor  yang  dilepas  oleh kondensor  LS,  sehingga  dihasilkan  temperatur  yang  sangat rendah pada evaporator LS.
Gambar 1 Skema sistem refrigerasi cascade dan P-h Diagram sistem refrigerasi cascade
Sebagaimana  yang  diketahui  pada  empat  komponen utama  sistem  refrigerasi,  kompresi  uap  standar  tidak  akan dapat  bekerja  dengan  sesuai  fungsinya  jika  salah  satu komponen  tersebut  tidak  ada  atau  tidak  digunakan. Komponen  utama  tersebut  tidak  beda  jauh  dengan  sistem refrigerasi cascade dimana  terdapat  lima  komponen  utama yaitu  empat  komponen  utama  sistem  refrigerasi  kompresi uap  standar  dan  adanya intermediate sebagai  alat penghubung untuk mentransfer energi kalor dari high stage ke low stage. Dalam sistem cascade , jenis refrigeran untuk siklus high  stage dan  siklus  tekanan low  stage tidak  perlu sama sehingga pemilihan refrigeran akan bisa lebih leluasa.

## B. Komponen Sistem Refrigerasi Cascade
Adapun  komponen-komponen  utama  secara  umum  agar sistem  refrigerasi cascade dapat  bekerja  dengan  baik. Komponennya adalah :
1. Kompresor
Kompresor  merupakan  unit  tenaga  dalam  sistem pendingin. Dimana fungsi dari kompresor itu sendiri adalah menekan bahan pendingin refrigeran agar tetap bersirkulasi di  dalam  sistem  pendingin.  Unjuk  kerja  nyata  kompresor dapat  diketahui  dari  daya  yang  diberikan  terhadap kompresor dengan rumus:
) ( 1 2 h h m W c     2. Kondensor Kondensor merupakan salah satu komponen yang berada pada  daerah  tekanan  tinggi  dari  sistem  pendingin. Kondensor  itu  sendiri  berfungsi  sebagai  alat  pembuangan kalor ( heat rejection ) dari dalam sistem ke luar sistem. Pada saat  refrigeran  memasuki  kondensor  maka  uap  refrigeran tersebut  akan  mengembun  dan  berubah  fasa  dari  uap menjadi  cair  (terkondensasi).Alat  penukar  panas  yang digunakan  sebagai  kondensor  pada high  stage tipenya compact heat exchanger .
) ( ) ( 7 6 h h m h h m HS out in cond Q        

## 3. Expansion device
Setelah refrigeran terkondensasi di kondensor, refrigeran cair  tersebut  masuk  ke  katup  ekspansi  dimana  akan mengontrol  jumlah  refigeran  yang  masuk  ke  evaporator. Ada  banyak  jenis  katup  ekspansi,  tiga  diantaranya  adalah pipa  kapiler,  katup  ekspansi  otomatis  dan  katup  ekspansi termostatik.  Dalam  eksperimen  saat  ini  digunakan  jenis katup ekspansi termostatis, karena jenis TXV ( thermostatic expansion  valve )  adalah  satu  katup  ekspansi  yang mempertahankan besarnya panas lanjut pada uap refrigeran di  akhir  evaporator  tetap  konstan,  apapun  kondisi  beban  di evaporator.
(1) (2) Air Cooled Condenser
Rotary Compressor
Thermostatic Expansion Valve Thermostatic Expansion Valve Evaporator Reciprocating Compressor Heat Exchanger H IG H S T AG E L O W S T A G E 1 2 3 4 5 6 7 8

## (b)
Gambar 2 (a) Proses Aliran TXV eksternal (b)Bentuk Penampang Katup ekspansi TXV eksternal
Bekerjanya  katup  expansi  eksternal  diatur  sedemikian rupa  agar  membuka  dan  menutupnya  katup  tersebut  sesuai dengan temperatur evaporator atau tekanan di dalam sistem. Ketika  refrigeran  melewati  evaporator,  tekanan  saluran hisap  naik  dan  tekanan  ini  mendorong  diafragma.  Jika tekanan  dalam  bola  thermal  turun  sama  dengan  kenaikan tekanan  dalam  saluran  hisap,  pegas  akan  menutup  katup. Apabila  katup  tertutup,  refrigeran  tidak  mengalir  ke evaporator,  tekanan  saluran  masuk  turun  dan  suhu naik.Turunnya  tekanan  mengurangi  kenaikan  equlizer  pada diafragma.  Bersamaan  dengan  tekanan  bola  thermal  naik karena suhu saluran masuk naik.Hal ini membuat diafragma melengkung  ke  bawah  dan  membuka  katup  sehingga refrigeran lebih banyak masuk ke evaporator.
4. Evaporator
Pada  evaporator,  refirgeran  menyerap  kalor  dari  produk yang  didinginkan.  Penyerapan  kalor  ini  menyebabkan refrigeran  mendidih  dan  berubah  wujud  dari  cair  menjadi uap (kalor / panas laten). Panas yang dipindahkan berupa : 1. Panas sensibel (perubahan temperatur) Temperatur  refrigeran  yang  memasuki  evaporator  dari katup  ekspansi  harus  sampai  temperatur  jenuh penguapan  ( evaporator  saturation  temperature ). Setelah  terjadi  penguapan,  temperatur  uap  yang meninggalkan  evaporator  harus  pula  dinaikkan  untuk mendapatkan  kondisi  uap  panas  lajut  ( super  heated vapor ).
2. Panas laten (perubahan wujud)
Perpindahan  panas  terjadi  penguapan  pada  refrigeran. Untuk  terjadinya  perubahan  wujud,  diperlukan  panas laten.  Dalam  hal  ini  perubahan  wujud  tersebut  adalah dari  cair  menjadi  uap  atau  menguap  (evaporasi). Refrigeran  akan  menyerap  panas  dari  ruang sekelilingnya.
Adanya  proses perpindahan panas pada  evaporator dapat menyebabkan  perubahan  wujud  dari  cair  menjadi  uap. Kapasitas  evaporator  adalah  kemampuan  evaporator  untuk menyerap  panas  dalam  periode  waktu  tertentu  dan  sangat ditentukan oleh perbedaa temperatur evaporator ( evaporator temperature  difference ).  Kemampuan  memindahkan  panas dan  konstruksi  evaporator  (ketebalan,  panjang  dan  sirip) akan  sangat  mempengaruhi  kapasitas  evaporator.  Alat penukar panas yang digunakan sebagai evaporator pada low stage tipenya compact heat exchanger .
) ( ) ( 4 1 h h m h h m LS out in evap Q         (3)
5. Intermediate tipe plate heat exchanger HEAT EXCHANGER h 2 h 3 h 5 h 8 Ȯ evap =Ȯ cond
Gambar 3 Plate heat exchanger (kiri) dan sketsanya (kanan)
Intermediate tipe plate ( Plat ) ini menggunakan plat tipis sebagai  komponen  utamanya.  Plat  yang  digunakan  dapat berbentuk  polos  ataupun  bergelombang  sesuai  dengan desain  yang  dikembangkan. Intermediate jenis  ini  tidak cocok  untuk  digunakan  pada  tekanan  fluida  kerja  yang tinggi,  dan  juga  pada  diferensial  temperatur  fluida  yang tinggi  pula.  Jenis intermediate yang  digunakan  pada eksperimen  kali  ini  yaitu  tipe  plat. Intermediate tipe  ini termasuk  yang  banyak  digunakan  pada  dunia  industri,  bisa digunakan  sebagai  pendingin  air,  pendingin  oli,  dan sebagainya.  Prinsip  kerjanya  adalah  aliran  dua  atau  lebih fuida  kerja  diatur  oleh  adanya  gasket-gasket  yang  didesain sedemikian rupa sehingga masing-masing fluida kerja dapat mengalir  di  plat-plat  yang  berbeda.  Saluran  setiap  plat didesain sedemikian  rupa  sehingga  refrigeran  akan  terbagi ke setiap bagian plat. Plat ini merupakan pembatas sekaligus ruang  area  perpindahan  panas  antara  refrigeran low  stage dan high  stage. Plat  yang  tersusun  membentuk  berderet menghasilkan  susunan  batasan  saluran  bagian  antara low stage dan high  stage secara  berurutan.  Maka  dapat digunakan kesetimbangan energi di bawah ini.
HS evaporator S kondensorL Q Q  ) ( ) ( 8 5 3 2 h h m h h m HS LS    
  

## C.   Coefficient Of Performance (COP) Sistem Cascade
Coefficient of performance dari sebuah sistem refrigerasi merupakan  efisiensi  sistem  atau  rasio  ketetapan  dari perbandingan  kalor  yang  diserap  sebagai  energi  yang
(4)
(5)
termafaatkan  dengan  energi  yang  digunakan  sebagai  kerja, atau berdasarkan teori sederhananya ditulis:
Secara aktualnya pada sistem pendingin yaitu perbandingan antara efek refrigerasi dengan kerja dari kompresor atau:
(7)
D. L AJU A LIRAN

## M ASSA R EFRIGERAN H IGH S TAGE
Laju  aliran  massa  refrigeran  dapat  dihitung  dengan persamaan  kesetimbangan  energi  yang  terjadi  pada kondensor high stage .
Fan ko n d ens o r T 6 ṁ ref T 7 ṁ ref T oc T ic Q losses A duct, T s v udara ρ,Cp udara T OC1 T OC2
Gambar 4 Balance energy pada ducting dan kondensor HS
Laju  aliran  massa  refrigeran  dapat  dihitung  dengan persamaan  kesetimbangan  energi  yang  terjadi  pada kondensor high  stage .  Setelah  mendapatkan  laju  aliran massa  udara  yang  melewati  kondensor high  stage , selanjutnya dihitung besarnya losses pengeluaran kalor yang terjadi  pada  permukaan  pipa  ducting  dengan  persamaan sebagai berikut :
Gambar 5 Resistansi Thermal Pada Ducting
Dimana berdasarkan gambar 5 diatas,
didapatkan  nilai  h  (koefisien  konveksi)  dengan  persamaan berikut :
Sedangkan  untuk  nilai  h  (koefisien  konveksi)  di  luar ducting dengan  mencari  nilai  properties  yang  dibutuhkan terlebih  dahulu.  Untuk isothermal  cylinder ,  Morgan menyarankan penggunaan persamaan dari:
Laju pengeluaran kalor pada kondensor high stage dengan asumsi panas yang dikeluarkan oleh dan yang diterima
oleh
pada kondensor high stage adalah sama. Maka persamaan akan menjadi sebagai berikut:
(12)

## III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Peralatan Yang Digunakan
Peralatan yang digunakan pada studi eksperimen ini adalah  sistem  refrigerasi  bertingkat  dengan  MC22  pada HS dan R407F pada LS sebagai fluida kerjanya.

## B. Alat Ukur
Alat  ukur  yang  digunakan  dalam  studi  eksperimen  ini adalah sebagai berikut :
1. Thermocontrol dan thermocouple
2. Pressure gauge
3. Ampere meter dan cosphimeter
4. Volt meter
5. Anemometer

## C. Prinsip Pengujian
Pengujian  dilakukan  dengan  mengosongkan box pendingin, kemudian menghidupkan kompresor HS dan LS sampai  kondisi steady  state lalu  mengatur  variasi  laju pengeluaran  kalor  pada  kondensor  dengan  mengatur kecepatan  aliran  udara  yang  melalui  kondensor  yaitu  0,7 m/s, 1,7 m/s, 2 m/s, 2,4 m/s, dan 2,8 m/s.
D. Skema Peralatan
Gambar 6 Skema peralatan sistem pendingin cascade
Pengukuran pada setiap titik yaitu dari titik 1 sampai titik 8  dilakukan  pengukuran  tekanan  dan  temperature  pada sistem  refrigerasi cascade .  Kemudian  pengukuran  arus, tegangan, cosphi pada kompresor high stage dan low stage. Gambar 6 merupkan skema siklus refrigerasi cascade. .
(6)
(8) (9)
(10) (11)
EVAPORATOR THERMOSTAT EXPANSION VALVE HEAT EXCHANGER HIGH STAGE LOW STAGE AIR COOLED CONDENSER Liquid Receiver Filter dyer Gate valve Gate valve Liquid Receiver Gate valve Gate valve P1 T1 P2 T2 P3 T3 P4 T4 P5 T5 P6 T6 P7 T7 P8 T8 R407F MC-22 THERMOSTAT EXPANSION VALVE ROTARY COMPRESSOR RECIPROCATING COMPRESSOR

## IV. HASIL DAN ANALISA
Gambar 7 Grafik pengaruh kecepatan aliran udara fan kondensor HS

## terhadap ṁ udara
Pada  grafik  di  atas  terlihat  bahwa  grafik  memiliki  tren yan g  semakin  naik,  nilai  ṁ  udara  naik  seiring  dengan bertambah  besarnya  laju  aliran  udara  pada  kondensor high stage . Hal ini sesuai dengan teori yang telah dipelajari. Bila ditinjau  dari  sisi  perumusan,  kita  dapat  menggunakan persamaan-persamaan berikut ini :
udara udara udara udara
A v m     
Dari  persamaan  di  atas  ketika  laju  aliran  udara  kondensor high stage semakin besar nilai luasan dan massa jenis udara yang relatif konstan maka akan menyebabkan nilai ṁ udara semakin besar karena berbanding lurus.

## Gambar 8 Grafik pengaruh  laju pengeluaran kalor terhadap temperatur kondensor HS
Pada  grafik  di  atas  terlihat  bahwa  grafik  temperatur memiliki  tren  yang  cenderung  turun,  nilai  temperatur kondensasi  refrigeran  HS  semakin  kecil  seiring  dengan kenaikan laju pengeluaran kalor pada kondensor high stage . Hal ini sesuai dengan teori yang telah dipelajari.
Ketika  nilai  laju  pengeluaran  kalor  pada  kondensor  HS bertambah  besar,  maka  mengakibatkan  kalor  yang dikeluarkan  oleh  kondensor  semakin  banyak.  Sehingga temperatur  kondensor  HS  mengalami  penurunan,  seperti terlihat pada grafi di atas.

## Gambar 9 Grafik pengaruh  laju pengeluaran kalor terhadap tekanan kondensor HS
Pada grafik di atas terlihat bahwa grafik tekanan memiliki tren  yang  cenderung  turun,  nilai  tekanan  kondensasi refrigeran  HS  semakin  kecil  seiring  dengan  kenaikan  laju pengeluaran  kalor  pada  kondensor high  stage .  Karena tekanan berbanding lurus dengan temperatur, maka tekanan kondensor  HS  akan  menurun  seiring  dengan  turunnya temperatur.
Ketika  nilai  laju  pengeluaran  kalor  pada  kondensor  HS bertambah  besar,  maka  mengakibatkan  kalor  yang dikeluarkan  oleh  kondensor  semakin  banyak.  Sehingga tekanan  yang  berbanding  lurus  dengan  temperatur kondensasi HS mengalami penurunan.
Gambar 10 Grafik pengaruh laju pengeluaran  kalor pada kondensor HS terhadap  kapasitas refrigerasi HS,LS
) ( 4 1 h h m LS evap Q    
Ketika laju  pengeluaran  kalor pada kondensor high stage semakin  besar,  maka  banyak  kalor  yang  dibuang  ke lingkungan.  Sehingga  menyebabkan  temperatur  kondensor semakin  kecil.  Temperatur  kondensor  yang  turun  akan menyebabkan  nilai  efek  refrigerasi  dan  nilai  kapasitas refrigerasi semakin besar.
0 1 2 3 0.5 1 1.5 2 2.5 3 ṁ Uda ra ( K g/s) Kecepatan Aliran Udara Fan Kondensor HS (m/s) ṁ Udara = f (Kecepatan Aliran Udara Fan Kondensor HS) 32 34.5 37 39.5 42 44.5 47 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 Temper atu r ( o C) Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS (kW) Temperatur = f ( Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS) 10 11 12 13 14 15 16 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 Te ka na n (b ar ) Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS (kW) Tekanan = f (Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS) 0 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12 13.5 3.5  4.5  5.5  6.5  7.5  8.5  9.5 Kap asi tas Ref ri ge rasi H S, LS ( kW) Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS (kW)

## Kapasitas Refrigerasi HS, LS = f (Laju Pengeluaran Kalor HS)
Kapasitas Refrigerasi LS = f (Laju
Pengeluaran Kalor Kondensor HS)
Kapasitas Refrigerasi HS = f (Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS) 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 COP Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS (kW)
COP = f (Laju Pengluaran Kalor
Kondensor HS) (13) (14)
Pada  grafik  terlihat  tren  yang  cenderung  semakin  naik, nilai  COP  sistem cascade semakin  besar  seiring  dengan naiknya laju  pengeluaran  kalor pada kondensor high stage. Koefisien prestasi adalah bentuk penilaian dari suatu mesin refrigerasi. Semakin besar koefisien prestasi, maka semakin baik kerja suatu mesin pendingin.
Nilai koefisien prestasi yang semakin besar menunjukkan bahwa  kerja  mesin  tersebut  semakin  baik.  Besarnya  COP dipengaruhi  oleh  efek  refrigerasi  dan  kerja  kompresi. Kenaikan kecepatan udara pendingin kondensor menyebabkan  efek  refrigerasi  meningkat,  sedangkan  kerja kompresi  mengalami  penurunan  sehingga  nilai  koefisien prestasi (COP) akan menjadi semakin naik.
Gambar 12 Grafik pengaruh laju pengeluaran kalor kondensor HS terhadap effectiveness
Pada  grafik  diatas  terlihat  tren  yang  cenderung  semakin naik. Nilai effectiveness semakin besar seiring meningkatnya  laju  perngeluaran  kalor  kondenser.  Bila ditinjau  dari  sisi  perumusan,  kita  dapat  menggunakan persamaan-persamaan berikut ini :
=
Nilai  effectiveness  alat  penukar  panas plate  heat exchanger akan  semakin  naik  seiring  dengan  naiknya  laju pengeluaran kalor kondensor HS. Hal ini diakibatkan karena semakin  besar  laju  pengeluaran  kalor  kondensor  maka semakin  meningkatnya  laju  aliran  massa  refrigeran  dan kemampuan  mendinginkan  pada  alat  penukar  panas plate heat  exchanger akan  semakin  besar.  Nilai  q  maks  naik secara  konstan  sedangkan  q  aktual  naik  secara  signifikan. Kenaikan  q  aktual  yang  signifikan  terjadi  karena  seiring dengan  naiknya  laju  alir  massa  refrigeran  dan  selisih  suhu Thi dikurangi dengan Tho lebih besar dibandingkan dengan selisih suhu Thi dikurangi dengan Tci.

## V. KESIMPULAN
Dari  performansi  pengujian  sistem  refrigrasi cascade yang  telah  dilakukan,  juga  studi  dan  pembahasan  terhadap data  yang  didapatkan,  maka  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan performansi sistem yang dilakukan temperature dan  tekanan  kondensor  HS  semakin  kecil  dengan bertambahnya  kecepatan  laju  pengeluaran  kalor kondensor  HS  yang  mengakibatkan  nilai  kapasitas refrigerasi  dan  COP  sistem  semakin  naik.  Dengan turunnya temperatur kondensor HS maka heat rejection ratio (HRR)  sistem  cascade  akan  semakin  turun. Dimana  saat  variasi  kecepatan fan tertinggi  2,8  m/s, HRR sistem sebesar 1.58.
2. Nilai Coefficient of Performance atau koefisien prestasi dengan  performansi  yang  dilakukan  memiliki  niali
semakin  besar  seiring  bertambahnya  laju  pengeluaran kalor kondensor  HS dengan  nilai 1.37; 1.4 ; 1.5;1. 60; 1.73.
3. Nilai kapasitas refrigerasi high stage maupun low stage memiliki  nilai  yang  semakin  besar  seiring  dengan bertambahnya  laju  pengeluaran  kalor  kondensor  HS dengan  nilai  tertinggi  sebesar  5.75  kW  pada  LS  dan 9.53 kW pada HS.
4. Nilai effectiveness dari intermediate tipe plate  heat exchanger (PHE)  semakin  naik  seiring  dengan bertambahnya  laju  pengeluaran  kalor  kondensor  HS. Nilai effectiveness terbesar  adalah  95.93  %  pada  saat kecepatan fan tertinggi 2.8 m/s.
5. Dengan  performansi  sistem  yang  dilakukan  temperatur kabin  yang  dapat  dihasilkan  semakin  besar  seiring dengan bertambahnya laju pengeluaran kalor kondensor HS.  Nilai  temperatur  kabin  tertinggi  adalah  -35.22°C pada saat kecepatan fan tertinggi 2.8 m/s.
6. Dengan  performansi  sistem  yang  dilakukan  temperatur evaporasi  yang  dapat  dihasilkan  semakin  besar  siring dengan bertambahnya  laju  pengeluaran kalor kondensor HS. Nilai temperatur evaporasi tertinggi adalah -42.84°C pada saat kecepatan fan tertinggi 2.8 m/s.

## NOMENKLATUR
W c = Daya kompresor (watt) m  = Laju aliran massa refrigeran (kg/s) h 1 = Entalpi refrigeran masuk kompresor low stage (kj/kg) h 2 = Entalpi refrigeran keluar kompresor low stage (kj/kg)
cond Q = Laju pengeluaran kalor kondensor (kW)
HS m  = Laju aliran massa refrigeran high stage (kg/s)
LS m  = Laju aliran massa refrigeran high stage (kg/s) h 7 = Entalpi refrigeran keluar kondensor high stage (kj/kg) h 6 = Entalpi refrigeran masuk kondensor high stage (kj/kg)
evap Q = Kapasitas pendinginan (kW)
= Laju aliran massa refrigeran (kg/s) h 4 = Entalpi refrigeran masuk evaporator (kJ/kg) h 1 = Entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg)
Wtotal =  Daya  total  kompresor high  stage dan low  stage
(watt)
evap Q = Energi panas yang diterima udara (kW)
loss Q =  Energi  panas  yang  diterima  permukaan  ducting
(kW)
udara m  = Laju aliran massa udara melewati kondensor high stage (kg/s)
= Kalor spesifik dari udara (kJ/kg.K)
= Temperatur udara keluar kondensor ( 0 C ) = Temperatur udara masuk kondensor ( 0 C ) = Temperatur permukaan ducting ( 0 C )
=  kecepatan  udara  melewati  kondensor high  stage
(m/s)
=  Luas  penampang  ducting  kondensor high  stage (m 2 ) = Massa jenis udara (kg/m 3 ) 92 93 94 95 96 97 98 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 Ef fe cti ve n e ss (% ) Laju Pengeluaran Kalor Kondensor HS …
Effectiveness = f (Laju Pengeluaran Kalor
Kondensor HS) (15)

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Subrida,  Faberto.  2013 .  Studi  Variasi  Laju Pengeluaran  Kalor  Kondensor High  Stage Sistem Refrigerasi Cascade Menggunakan Refrigeran Mc22 Dan R404a Dengan Heat Exchanger Tipe Concentric Tube. Surabaya  :InstitutTeknologiSepuluhNopember Surabaya
[2] Gumilar,  Ismu. 2012. Studi  Eksperimetal  Dengan Variasi Laju Pelepasan Kalor Pada Kondensor High
Stage Terhadap  Unjuk  Kerja  Sistem  Refrigerasi Cascade . Surabaya :InstitutTeknologiSepuluhNopember Surabaya. [3] P.Incropera, Frank.,P.Dewitt, David.,L.Bergman, Theodore.,S.Lavine,  Adrienne.  2007. Fundamental  of
Heat and Mass Transfer Seventh Edition . Asia : John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd.
[4] Trott,  A.  R.,  and  Welch,  T.  2000. Refrigeration  and
Air-Conditioning. Great Britain :Butterworth-
Heinemann