## ANALISA PENGARUH ARUS ALIRAN UDARA MASUK EVAPORATOR TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE
Ir. Syawalludin,MM,MT 1 .,Muhaemin 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, Jalan Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : syawaluddin@winayucorps.com

## ABSTRAK
Dengan  peningkatan  kecepatan  aliran  udara  pada  evaporator  maka  akan mempengaruhi  nilai  koefisien  prestasi  dari  AC  ruangan  1  HP.  Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan aliran udara pada evaporator terhadap unjuk kerja AC ruangan  + 9000 Btu, Untuk membuat variasi  kecepatan  aliran  udara  pada  evaporator  dilakukan  dengan  melakukan variasi putaran blower yang menghembuskan udara ke evaporator. Adapun besar putaran  blower  yang  digunakan  adalah  700  rpm,  800  rpm,  900  rpm,  1000  rpm, dan  1100  rpm.  Dari  hasil  pembahasan  didapatkan  kesimpulan  bahwa  semakin besar  kecepatan  aliran  udara  pada  evaporator  maka  nilai  COP  akan  semakin meningkat.  Hal  ini  terjadi  karena  peningkatan  kecepatan  aliran  udara  pada evaporator  akan  mempercepat  pertukaran  kalor  sehingga  akan  meningkatkan nilai COP.
Kata  kunci  :  mesin  pendingin,  kecepatan  aliran  udara,  koefisien  prestasi, refrigeran.

## 1. PENDAHULUAN
Pada  penelitian  ini  digunakan  jenis  mesin  pendingin  berupa  air  conditioner  ruangan dengan  kapasitas  1  HP.  Dalam  kehidupan  sehari-hari  sering  dijumpai  banyak  pengguna ruangan  yang  menggunakan  AC  menginginkan  kondisi  ruangan  yang  dingin,  sejuk  dan nyaman.Kondisi  ini  dapat  diwujudkan  dengan  melakukan  berbagai  modifikasi  pada  air conditioner  ruangan  tersebut.  Diantaranya  dengan  menaikkan  putaran  blower  sehingga meningkatkan kecepatan aliran udara sebelum masuk evaporator. Fenomena ini menarik untuk  dikaji  apakah  kecepatan  aliran  udara  sebelum  masuk  evaporator  akan mempengaruhi kapasitas pendinginan. Secara analitis muncul dugaan bahwa peningkatan kecepatan  udara  masuk  evaporator  akan  mempercepat  pertukaran  kalor  yang  terjadi sehingga  menghasilkan  COP  yang  tinggi.Dalam  penelitian  Sungadyanto.  (2006) menerangkan  bahwa  penambahan  kecepatan  aliran  udara  masuk  evaporator  dengan blower akan menyebabkan koefisien prestasi meningkat. Berdasarkan penelitian tersebut, maka  dilakukan  penelitian  tentang  pengaruh  kecepatan  aliran  udara  pada  evaporator kapasitas pendinginan pada AC ruangan kapasitas 1 HP.

## 2. DIAGRAM ALIR
Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Penelitian

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimental  yaitu  dengan  melakukan pengamatan  secara  langsung  untuk  memperoleh  data  sebab  akibat  melalui  eksperimen guna  mendapatkan  data  empiris.  Dalam  hal  ini  obyek  penelitian  yang  diamati  adalah pengaruh variasi kecepatan aliran udara pada evaporator terhadap kapasitas pendinginan AC ruangan kapasitas 1 HP.

## 4. DATA HASIL PENELITIAN
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian
Dimana : rpm = satuan putaran blower yang dihasilkan oleh alat penelitian , (rpm)
TD 1 = temperatur udara kering sebelum ke evaporator, (°C) TW 1 = temperatur udara basah sebelum ke evaporator, (°C) TD 2 =  temperatur udara kering setelah dari evaporator, (°C) TW 2 =  temperatur udara basah setelah dari evaporator, (°C)
T CON =temperaturairhasilpengembunanevaporator(temperatur air kondensat), (°C) Z =  ketinggian yang ditunjukkan manometer, (m minyak) Q d = debit air kondensat, volume tiap detiknya, (ml/10 menit)

## 4.1 Perhitungan Data
Disini akan ditunjukkan perhitungan data dari hasil eksperimen dengan kecepatan blower 700 rpm :
a. Temperatur udara kering sebelum ke evaporator, TD1 : 28°C
b. Temperatur udara basah sebelum ke evaporator, TW1 : 24°C
c. Temperatur udara kering sesudah evaporator, TD2 : 11°C
d. Temperatur udara kering sebelum ke evaporator, TW2 : 7°C
e. Debit air kondensasi, Qd = 130 mL/10 menit
f. Temperatur air hasil pengembunan dari evaporator, TCON = 7°C
g. Ketinggian yang ditunjukkan manometer, Z = 0,0022 m minyak
4.2 Menentukan Kelembaban, Eenthalpi, dan Volume Spesifik
Dicari dari diagram psikometri berdasarkan nilai dari TD 1 dan TW 1 , (m 3 /kg) Besaran yang didapat dari diagram psikometri berdasarkan data-data yang ada, yaitu :
TD 1 = 28°C TD 2 = 11°C TW 1 = 24°C
TW 2 = 7°C O 1 = 71 % O 2 = 55 % h 1 = 73 kJ/kg h 2 = 23 kJ/kg υ 1 = 0,878 m3/kg υ 2 = 0,81 m3/k
4.3Perhitungan debit aliran yang keluar dari evaporator pada ujung air duct.
Untuk  menghitung  debit  aliran  lewat  alat  ukur,  dengan  menggunakan  rumus gabungan antara kontinuitas dan Bernoulli, yaitu :
m 2 = ρ × A 2 × V 2A [Kg/s]
Diketahui :
[Kg/m 3 ] Sehingga rumus menjadi : [Kg/s] Diketahui: A 2 = 50 (cm) × 50 (cm) = 2500 cm 2 = 0,025 m 2 ρ = = ( ) = 1.24 Kg/ m 3
Pada titik 2A
P 2AAbs = 1,01325 × 105 T 2A = 11°C = (273+ T 2A ) = (273+11°C) = 284 (K) Pada titik 2B P 2BAbs = P gauge + P atm
= (ρ × g × h) + Patm = 4,55 × 10 3 (kg/m 3 ) × 10 (m/s 2 ) × 0,0022 × 10 3 (mm) + 2,1553 ×
1,01325 × 10 5 (N/m 2 )
= 1,0154075 × 10 5 N/m 2
Dengan menggunakan  rumus Bernoulli untuk  fluida kompresibel maka  besarnya kecepatan aliran udara pada titik 2A (V 2A ), adalah:
* + = [    * +     * + ]
* + [    * +     *
+ ] [ ] [     [ ]     [ ] ]
1,00212925 = * +
0,00212925 =
V 2A = √
= 18.624 m/s
Sehingga didapat besarnya debit aliran pada titik 2, yaitu:
̇ 2 = 1,24 (kg/m 3 ) × 0,25(m 2 ) × 18,624 (m/s) ̇ 2 = 5,787872  Kg/s
4.4Perhitungan debit air kondensasi
̇ 3 = ρ × A 3 × V 3 Diketahui : Q d = 130(mL/10 menit) T CON = 11°C υ 3 = 0,0010017 (m3/kg), didapat dari tabel sifat-sifat cairan dengan T CON sebagai acuan, (berdasarkan lampiran table uap jenuh). Sehingga rumus menjadi :
̇ 3 = ρ × Q d Kg/s
̇ 3 =
̇ 3 = 0,0000216 Kg/s
4.5Perhitungan debit aliran udara sebelum ke evaporator
= 0,
Persamaan  kontinuitas  yang  diterapkan  pada  evaporator  dalam  keadaan  aliran steady. Sehingga rumus yang digunakan :
̇ 1 = ̇ 2 + ̇ 3 ̇ 1 = 5,787882 (kg/s) + 0,0000216 (kg/s)
= 5,788098 Kg/s
4.6Perhitungan kecepatan aliran udara
̇ 1 = ρ × A 1 × V 1
Atau, ̇ 1 =
Diketahui : ̇ 1 = 5,788098 υ 1 = 0,878 A 1 = 20 (cm) × 30 (cm) = 600 (cm 2 ) = 0,06 (m 2 )

## 4.7Penggunaan tabel sifat-sifat cairan dan uap jenuh
Tabel  uap  jenuh  digunakan  untuk  mencari  entalpi  air  kondensasi,  dengan menggunakan  data,  T CON =  20  ( o C)  dan  tekanan  jenuh  =  0,10  MPa.  Didapat besarnya entalpi air kondensasi sebesar h 3 = 83,86 (kJ/kg), (berdasarkan lampiran table uap jenuh).

## 4.8Perhitungan laju perpindahan kalor
̇ 1 × h 1 = m 2 × h 2 + ̇ 3 × h 3 + Q 1 Sehingga laju perpindahan kalor yang diserap evaporator, yaitu : Q 1 = ̇ 1 × h 1 – ̇ 2 × h 2 + ̇ 3 × h 3 )  Kg/s
Q 1 = [5,7880 (kg/s) × 73 (kJ/kg)] – [(5,7878 (m/s) × 23 (kJ/kg) + 0,000216  (kg/s)
× 83,86)] (kJ/kg)
Q 1 = 289,39 KJ/s

## 4.9Perhitungan COP
COP aktual =
= = 3,18

## 4.10 Data Hasil Perhitungan
Table 4.2. Data Hasil Perhitungan II

## 4.11 Variasi Kecepatan Aliran Udara
Tabel  4.3 Penyetaraan kecepatan blower dengan  kecepatan  aliran udara sebelum masuk ke evaporator
.
4.12  Grafik  Pengaruh  Variasi  Kecepatan  Aliran  Udara  Terhadap  Laju Perpindahan Kalor
Gambar  4.1  Grafik  pengaruh  variasi  kecepatan  aliran  udara  terhadap  laju perpindahan Kalor di evaporator
Grafik  diatas  menunjukkan  adanya  pengaruh  variasi  kecepatan  aliran  udara terhadap  laju  perpindahan  panas  yang  terjadi  di  evaporator.  Perubahan  yang  terjadi bersifat  parabolik.  Semakin  meningkat  kecepatan  aliran  udara  sebelum  masuk  ke evaporator, maka nilai laju perpindahan panas yang dihasilkan akan semakin besar pula.
Pada  titik  V 1 =  84,699  −154,349  (m/s),  besarnya  kecepatan  aliran  udara  diiringi oleh  besarnya  laju  perpindahan  panas.  Kenaikan  nilai  kecepatan  aliran  udara  yang mengalir sebelum masuk ke evaporator mengakibatkan kenaikan bilangan Reynolds.
Hal ini dapat dilihat, dengan rumus mencari bilangan Reynolds, yaitu :
Re =
Dimana : V 1 = kecepatan aliran bebas (m/s) δ = panjang karakteristik geometri (m) υ 1 = = viskositas kinematik fluida (m 2 /s) ρ = massa jenis (kg/ m 3 ) μ = viskositas dinamik (kg/m.s)

## 4.2.3 Grafik Pengaruh Variasi Kecepatan Aliran Udara Terhadap COP
Gambar 4.2 Grafik pengaruh variasi kecepatan aliran udara terhadap COP Dengan  daya  kompresor  yang  konstan  yaitu  sebesar  90,99  kW.  Sedangkan  nilai laju  perpindahan  panas  yang  cenderung  berubah.  Maka  nilai  COP  yang  dihasilkan berbanding  lurus  dengan  adanya  rumusan  :  COP  = .            Hal  ini  sesuai  dengan pembahasan  g  afik  hubungan  pengaruh  variasi  kecepatan  aliran  udara  terhadap  laju perpindahan  kalor  pada  sub  bab  4.2.3.  diatas.  Indeks  prestasi  mesin  pendingin  (COP) tertinggi  yaitu  4,87  terjadi  pada  kecepatan  aliran  udara  sebelum  ke  evaporator  sebesar 154,524 m/s.

## 5.1. KESIMPULAN
1. Kecepatan aliran udara sebelum masuk ke evaporator mempengaruhi unjuk kerja AC pendingin ruangan 1 HP yang dalam hal ini ditunjukkan  oleh besarnya nilai coefficient of perfomance (COP).
2. Coefficient  of  perfomance  (COP)  tertinggi  yaitu  4,84  terjadi  pada  kecepatan aliran udara sebesar 154,524 m/s. Sedangkan COP terkecil terjadi pada kecepatan aliran udara 84,699 m/s yaitu sebesar 3,18.

## 5.2 SARAN
1. Penelitian ini dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan refrigeran selain R- 22 yang lebih ramah lingkungan, sehingga akan didapatkan hasil penelitian yang lebih baik.
2. Penelitian masih dapat dikembangkan lagi dengan mengambil rentang batas yang lebih luas, baik untuk kecepatan aliran udara maupun tingkat kelembaban.

## DAFTAR REFERENSI
[1].  Arismunandar  W.,  Saito  H.,  1986, Penyegaran  udara, PT.  Pradnya Paramita,Jakarta.
[2].  Arora  C.P.,  1981, Refrigeration  and  Air  Conditioning ,  Tata  McGraw-Hill Publishing Company, New Delhi.
[3].Carrier  Air  Conditioning  Company,  1965, Handbook  of  Air  Conditioning SystemDesign , McGraw-Hill Book Company, New-York.
[4].Doosat, R.J.,1981, Principle of Refrigeration, John Wiley & Sons, New-York.
[5].Gunawan  R.,  1998, Pengantar  Teori  Teknik  Pendingin  (Refrigerasi), Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Jakarta.
[6].Karyanto  E.,  Paringga  E.,  2003, Teknik  Mesin  Pendingin, CV.  Restu  Agung, Jakarta.
[6].I.R.  Prajitno,  2003, Pendingin  dan  Pemanas  (TKM  543), Edisi  Pertama , Teknik Mesin UGM, Yogyakarta.
[7].Stoecker  W.F.,  Jones  J.W.,  1982, Refrigerasi  dan  Pengkondisian  Udara, Airlangga, Jakarta.
[8].Cengel,  A.  Yunus  &  Boles,  A.  Michael, Thermodynamics  An  Engineering Approach , Fourth Edition , McG raw - Hill, New York 2002.
[9].  Yuli  Setyo  Indartono, ”Perkembangan  Terkini  Teknologi  Refrigerasi  (1)”, 2006, www.beritaiptek.com .
[10].  Sungadyanto,2006,  “ Studi  Eksperimental    Performa  Mesin  pengkondisian Udara , Universitas Negeri Semarang