## PENGARUH PERUBAHAN KECEPATAN ALIRAN UDARA TERHADAP PERFORMANSI AC 2 PK

## Mulyadi Catur Putra, *Ambo Intang, Rusnadi
JurusanTeknik Mesin. Fakultas Teknik, Universitas Tamansiswa Palembang.
*) ambo.intang@gmail.com

## ABSTRAK
Sistem  kompresi  uap  tetap  konsisten  dipergunakan  pada  sistem  pendingin  dan  penyegaran  udara karena terbukti mumpuni dan berdaya guna tinggi serta kompoenennya tersedia dipasaran. Pada penelitian ini tidak menemui  kendala  dalam  merancang  dan  membuat  sistem  penyegaran  udara  (AC)  dengan  penggerak kompresor  2  PK,  akan  tetapi  bagaimana  mengukur  perfromanya  sedikit  terkendala  karena  banyaknya variabel yang harus diperhatikan. Akhirnya diputuskan bahwa hanya kecepatan aliran udara di kondensor yang  bervariasi  atau  menjadi  variabel  tidak  tetapnya  sementara  vaiabel  yang  lain  dibuat  tetap.  Setelah dilakukan pengambilan dan pengolahan data maka diperoleh informasi bahwa dengan kenaikan kecepatan aliran udara pada kondensor akan menikan performansi atau COP sistem penyegaran uadara disamping itu, kapasistas pendinginan juga meningkat dengan mempertahankan laju refrigran yang bersikulasi konstan.
Kata kunci : penyegaran udara (AC), kecepatan aliran udara, kondensor

## 1. PENDAHULUAN
Pada penelitian  Komang Metty Trisna Negara, dkk. 2010, pada dasarnya prinsip kerja  AC  sama  dengan  refrigerasi,  namun  AC  tidak  berfungsi  sebagai  pendingin  saja, tetapi  harus  dapat  menghasilkan  udara  nyaman.  Hal  ini  dilakukan  dengan  melakukan pengontrolan terhadap kondisi  fisika dan kimia udara yang meliputi  suhu, kelembapan udara,  gerakan  udara,  tekanan  udara,  debu,  bakteri,  bau,  gas  beracun,  dan  ionisasi. Contohnya terdapat pada AC mobil atau gedung, sehingga kerja AC sangat tergantung pada  kelembaban  udara  dengan  memperhatikan  temperatur  bola  kering  (Tdb)  dan temperatur bola bash (Twb).
Penelitian ini adalah penelitian awal atau langkah pertama sebelum memanfaatkan panas buang kondensor seperti yang telah dinyatakan pada penelitian sebelumnya bahwa pemanfaatan  panas  kondensor  bisa  diperlakukan  sebagai  pompa  panas  dari  sistem refrigrasi yang terpasang pada AC sehingga dapat dimanfaatkan untuk pengering pakaian (Ambo Intang,dkk. 2017).
Prinsip  pengambilan  panas  dalam  penelitian  ini  sistem  pelepasan  panas  di kondensor dianalogikan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Ambo Intang,dkk. 2018, bahwa aliran udara keluar dari kipas pada kecepatan tertentu (VAliran Udara Kipas) berasal  dari  udara  luar  pada  T  lingkungan 0 C,    kemudian  mengalami  pemanasan  pada ruang  pembakaran  yang  dialiri  panas  hasil  pembakaran  oleh  heater  menuju  drum pengering, dan ak hirnya meninggalkan drum pengering pada kondisi temperatur Tdb dan Twb, fungsi ruang pembakran dalam hal ini identik dengan funsi kondensor yang segera akan melepaskan panas dengan adanya aliran kipas.
Gambar 1. Komponen-komponen sistem kompresi uap rancanga n

## 2. METODELOGI PENELITIAN
Setelah komponen peralatan uji lengkap dan bisa dirangkai maka diambil langkah- langkah sebagai berikut: Komponen utama, alat pendukung dan alat pengukur yang telah dikalibrasi dirakit seperti diagram gambar instalasi penelitian (Gambar 1); Instalasi yang telah terakit   dites  kebocoran  dan  penyetelan  peralatan  pendukungnya;  Pemvakuman untuk memastikan tidak adanya udara di dalam sistem, setelah itu pengisian refrigeran dilakukan secara perlahan-lahan dengan menghidupkan kompresor, pengisian refrigeran ini sampai dianggap cukup; Pengambilan data dilakukan setelah mesin berjalan selama sekitar satu jam atau setelah bekerja pada kondisi tunak.
Data-data  yang  dicatat  yaitu  suhu  (termoter  infrared),  tekanan  (Gauge  Manifold) dan perbedaan tekanan pada orifice dengan variasi putaran kerja poros kompresor. Untuk membuat  variasi  putaran  poros  kondensor  dilakukan  dengan  melakukan  beberapa perubahan variasi tegangan listrik kipas kondensor. Variasi tagangan pada power supply listrik  DC  untuk  menggerakkan  kipas  kondensor  adalah  8  V,  10  V,  dan  12  V  yang mengahsilkan  kecepatan  aliran  udara  berturut-turut  dengan  menggunkan  Anemometer didapat  4,1  m/s,  4,6  m/s  dan  5,2  m/s  pada  putaran  kompresor  tetap.    Dengan bertambahnya tegangan listrik yang digunakam maka kecepatan putar kipas kondensor yang dihasilkan akan semaki besar.
Data  hasil  pencatatan  berupa  tekanan  dan  temperature  selanjutnya  diplot  pada diagram P-h untuk refrigeran Freon-134A. Dari pembacaan ini diketahui besarnya harga entalpi pada setiap titik yaitu h 1 , h 2 , h 3 , h 4 (kJ/kg), laju aliran massa refrigeran (lbm/min). Harga enthalpy ini selanjutnya sebagai dasar untuk melakukan perbandingan energinya (Moran, M. J. and Shapiro, H. N. 2000)
Gambar 2. Diagram tekanan–entalpi siklus kompresi uap
Data  secara  kuantitatif  diperoleh  dengan  pengujian  dan  pengolahan  data  dengan menggunakan persamaan termodinamika tentang siklus kompresi uap (Moran, M. J. and Shapiro,  H.  N.  2000)  dan  secara  kualitatif  hubungan  antar  variabel  dituangkan  dalam grafik. Persamaan-persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
- Efek Refrigerasi, RE
= (h 1 - h 4 ) kJ/kg - Laju Aliran Massa Refrigeran = 210 ℎ1−ℎ4
- Laju aliran volumetrik (V) (m 3 /s)
- Massa Refrigran, m reff = V/ʋ 1 - Kerja Kompresi
= (h 2 - h 1 ) kJ/kg - Daya Kompresi = m kg/s (h 2 - h 1 ) kJ/kg
- Laju Pelepasan Kalor Kondensor, q c = m kg/s (h 2 - h 3 ) kJ/kg
- Laju Pelepasan Kalor evaporator, q e = m kg/s (h 1 - h 4 ) kJ/kg
- Coefisien Of Performance (COP)
= 𝑒𝑓𝑒𝑘 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖
= (ℎ1 − ℎ4) 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (ℎ2 − ℎ1) 𝑘𝐽/𝑘𝑔

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Data Hasil Pengujian
Tabel 1. Data Hasil Pengujian Kecepatan aliran udara T 1 T 2 T 3 T 4 P 1 P 2 4,1 m/s 24,5 37,9 34,9 14,6 8 180 24,5 37,9 34,9 14,6 8 180 24,5 37,9 34,6 14,6 8 180 4,6 m/s 18,4 38,2 36,3 14,7 10 190 18,4 38,2 36,3 14,7 10 190 18,4 38,2 36,3 14,7 10 190 5,2 m/s 12,1 40,3 32,8 11 5 140 12,1 40,3 32,8 11 5 140 12,1 40,3 32,8 11 5 140

## 3.2. Data Hasil Pengolahan Data

## Tabel 2.  Data Hasil Pengolahan Data
Kecepatan Aliran Udara (m/s) Efek Refrigrasi (kJ/kg) Laju Aliran Massa (m reff ) Kerja Kompresi (kJ/kg) Daya Kompresi (kW) Laju Pelepasan Kalor (kW) Laju Pelepasan Kalor (kW) Koefesien Prestasi (COP) 4,1 105,86 0,032 47,85 1,531 4,918 3,387 2,21 4,6 105,38 0,032 46,89 1,875 4,872 3,372 2,24 5,2 119,55 0,037 50,04 1,851 3376 2380 2,38

## 3.3. Pengaruh perubahan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Efekrefrigrasi
Gambar 3. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Efekrefrigrasi
Gambar  2.  memperlihatkan  bahwa  pada  kecepatan  aliran  udara  4,1  m/s  efek refrigerasinya  sebesar  105,86  kJ/kg  dan  pada  kecepatan  aliran  udara  5,2  m/s  efek refrigerasinya  sebesar  119,55  sehingga  terjadi  kenaikan  rata-rata  efek  refigerasi  yang diakibatkan oleh bertambahnya kecepatan aliran udara.
Dengan menurunnya kecepatan aliran udara maka efek refrigerasi semakin kecil yang  mengakibatkan  pendinginan  ruangan  menurun.  Hal  ini  terjadi  karena  persamaan efek refrigerasi adalah selisih antara entalpi 1 dan entalpi 4 (Gambar 2). Dengan semakin besar entalpi 1 maka dampak refrigerasinya semakin besar pula. Dalam hal ini , entalpi 1 (keluar evaporator) yang menentukan dalam besar kecilnya efek refrigerasi.

## 3.4. Hubungan  Kecepatan  Aliran  Udara  pendingin  kondensor  terhadap  Laju Aliran Massa
Gambar 4. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Laju Aliran Massa
Gambar  4.    di  atas  menunjukkan  bahwa  kecepatan  aliran  udara  berpengaruh terhadap  laju  aliran  massa  refrigeran,  dimana  kenaikan  beban  pendingin  sebanding dengan laju aliran massa refrigeran. Terlihat bahwa pada kecepatan aliran udara 4,1m/s
105,86 105,38 119,55 95 100 105 110 115 120 4,1 4,6 5,2 E fek Ref rig ra si ( k J /k g ) Kecepatan Aliran Udara (m/s) 0,032 0,032 0,037 0,00 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 4,1 4,6 5,2 L a ju Alira n M a ss a ( m re f)
Kecepatan Aliran Udara (m/s
laju aliran massa refrigeran sebesar 0,032  kg/det dan pada kecepatan laju aliran 5,2 m/s laju    aliran  massa  refrigerannya  sebesar  0,037  kg/det,  sehingga  terlihat  jelas  massa refrigeran mengalami kenaikan rat-rata.

## 3.5. Hubungan  Kecepatan  Aliran  Udara  pendingin  kondensor  terhadap  Kerja Kompresi
Gambar 5.Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Kerja Kompresi
Pada  Gambar  5  terlihat  bahwa  pada  kecepatan  aliran  udara  4,1  m/s  kerja kompresinya  sebesar  47,85  kJ/kg  dan  pada  kecepatan  aliran  udara  5,2  m/s  kerja kompresinya sebesar 50,04 kJ/kg  maka terjadi kenaikan kerja kompresi dengan kenaikan kecepatan aliran udara..
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  kerja  kompresi  akan  naik  jika  beban  pendingin semakin besar atau dengan kata lain kenaikan kerja kompresi sebanding dengan kenaikan beban pendingin. Selain itu juga dengan beban pendingin besar akan memperberat kerja kompresi yang berakibat mempengaruhi temperatur keluar evaporator.

## 3.6. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Daya Kompresor
Gambar 6. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Daya Kompresi
Pada  Gambar  6.  terlihat  bahwa  dengan  meningkatnya  aliaran  udara  kondensasi diperlukan  daya  kompresor  semakin  meningkat  tetapi  dengan  semakin  meningkatnya
47,85 46,89 50,04 0 20 40 60 80 100 120 4,1 4,6 5,2 K er ja K o m presi (k J /k g ) Kecepatan aliran Udara (m/s 1,531 1,875 1,851 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 4,1 4,6 5,2 Da y a K o m presi (k W)
Kecepatan Aliran Udara (m/s)
aliran udara tersebut daya kompresor menurun karena efek daya optimum telah dicapai sebelumnya.

## 3.7. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Pelepasan Kalor Kondensor

## Gambar 7. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Laju Pelepasan Kalor Kondensor
Gambar  7.  Memperlihatkan  bahwa  pada  kecepatan  aliran  udara  4,1  m/s  laju pelepasan  kalor  kondensor  sebesar  4,918  kW,  sehingga  mengalami  kenaikan    pada kecepatan aliran udara di 5,2 m/s yang sangat tinggi laju pelepasan kalor kondensor yaitu sebesar 6,274 kW, maka laju pelepasan kalor kondensor naik sebanding dengan kenaikan beban pendingin dan sebanding dengan laju aliran massa refrigeran (kg/s) dan sebanding dengan  selisih  entalpi  masuk  kondensor  (h 2 )  dan  entalpi  keluar  kondensor  (h 3 ). Sedangkan  nilai  dari  laju  pelepasan  kalor  evaporator  naik  sebanding  dengan  efek refrigerasi (kJ/kg) dan laju aliran massa refrigeran (kg/s) (Gambar 8).

## 3.8. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Pelepasan Kalor Evaporator
Gambar 8. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Laju Pelepasan Kalor Evaporator
Pada Gambar 8. menunjukkan energi kalor yang diserap evaporator paling rendah 3,387 kW terjadi pada kecepatan aliran udara 4,1 m/s, dan paling tinggi 4,423 kW pada kecepatan aliran
4,918 4,872 6,274 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 4,1 4,6 5,2 L a ju P elep a sa n K a lo r K o nd ens o r (k W) Kecepatan Aliran Udara (m/s) 3,387 3,372 4,423 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 4,1 4,6 5,2 L a ju P elepa sa n K a lo r
E v a po ra to r (k W)
Kecepatan  Aliran Udara (m/s)
udara 5,2 m/s. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan aliran udara semakin cepat dan  berpengaruh  terhadap nilai  kalor  yang  dihasilkan.  Peningkatan  kalor terjadi  akibat adanya proses  pemampatan  udara,  yang  dilakukan  di  dalam  ruang  pemampatan.  Sehingga  evaporator akan lebih banyak menyerap energi kalor dari udara ruangan pada kondisi kecepatan aliran udara kondensor tingi.

## 3.9  Hubungan  Kecepatan  Aliran  Udara  pendingin  kondensor  terhadap  Koefisien Prestasi
Gambar 9. Hubungan Kecepatan Aliran Udara pendingin kondensor terhadap Koefesien Prestasi (COP)
Pada  Gambar  9.  terlihat  bahwa  semakin  tinggi  kecepatan  aliran  udara  ,  maka koefisien prestasi yang dihasilkan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena daya yang diperlukan kecepatan aliran udara sangat signifikan, sedangkan energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator (kapasitas pendinginan) mengalami peningkatan yang tidak  begitu  signifikan.  Pada  kecepatan  aliran  udara    4,1  m/s,  koefisien  prestasi  yang didapat sebesar 2.21. Pada kenaikan kecepatan aliran udara berikutnya koefisien prestasi mengalami kenaikan sampai pada kecepatan aliran udara 5,2 m/s, koefisien prestasi yang dihasilkan sebesar 2,38.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1. Kesimpulan
Dari hasil dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan menaikan aliran udara kondensor pada sistem, yaitu dengan kecepatan putaran fan akan menikan performansi atau COP sistem pendingin.
2. Kapasistas  pendingin  dapat  ditingkatkan  dengan  menaikan  aliran  udara  kondensor dengan mempertahankan laju refrigran yang bersikulasi konstan.
3. Laju pelepasan kalor kondensor naik sebanding dengan kenaikan beban pendingin dan sebanding dengan laju aliran massa refrigeran

## 4.2. Saran
Berdasarkan kesimpulan dalam penelitian ini maka disampaikan saran sebagai berikut :
2,21 2,24 2,38 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 4,1 4,6 5,2 K o ef esien P re st a si ( CO P ) Kecepatan  Aliran Udara (m/s)
1. Untuk  penelitian  tentang  analisa  maupun  perancangan  AC  selanjutnya  diharapkan komponen  AC  tersebut  dalam  kondisi  tetap  baik  untuk  mencapai  hasil  yang  tetap optimal.
2. Perlu adanya peneltian lebih lanjut degan menambah variabel tidak tetap penelitian bisa dengan mevariasikan putaran fan evaporator atau tidak hanya beroperasi dengan satu  putaran  poros  kompresor  sehingga  tekanan  kompressor  AC  bervariasi  untuk mengetahui optimalisasi kinerja AC lebih lanjut.

## DAFTAR PUSTAKA
Intang A., Nursiwan N..  2017. Analisa eksergi sistem pompa panas penegring pakaian kapasitas  7  kg  pada  AC  ¾  PK.  Flywheel,  Vol.  3,  No.  1,  hal.  10-20.  Tersedia  di http://sinta2.ristekdikti.go.id/authors/detail?id=6012573view=overview https://scholar.google.co.id/citations?hl=iduser=xtwb5nQAAAAJ#d=gs_md_cit a- du=%2Fcitations%3Fview_op%3Dview_citation%26hl%3Did%26user%3Dxtw b5nQAAAAJ%26citation_for_view%3Dxtwb5nQAAAAJ%3AUeHWp8X0CEIC %26tzom%3D-420
Intang  A.,  Darmansyah  D..  2018.  Analisa  termodinamika  laju  perpindahan  panas  dan pengeringan pada mesin pengering berbahan bakar gas dengan variabel temperatur lingkungan. Flywheel, Vol. IV, No. 1, hal. 10-20. Tersedia di
http://sinta2.ristekdikti.go.id/authors/detail?id=6012573view=overview http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jwl/article/viewFile/3324/2497
Moran,  M.  J.  and  Shapiro,  H.  N.  (2000). Termodinamika  Teknik. Edisi  4.  Jilid  12. Terjemahan  oleh  Yulianto  Sulistyo  Nugroho.  2004.  Universitas  Indonesia: Erlangga.
Komang  Metty  Trisna  Negara,  dkk.  2010.  Analisa  Performansi  Sistem  Pendingin Ruangan dan Efisiensi Energi Listrik padaSistem Water Chiller dengan Penerapan Metode Cooled Energy Storage. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CakraM Vol. 4 No.1. hal 43-50. Tersedia di https://www.google.com/search?client=firefox- bdq=Cakra+M+%28April+2010%2C+43-50%29 +