## ANALISIS VARIASI TIPE EVAPORATOR DENGAN REFRIGERAN LPG TERHADAP UNJUK KERJA MESIN REFRIGERATOR
Alif Puspita Ningrum 1 , Digdo Listyadi R 2
1 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
Email: nalifpuspita@gmail.com

## ABSTRACT
Refrigeration system is a system working for cooling temperature some goods or room with absorbs the heat. Refrigeration process is very important for store a food and beverage so will be able to keeep up in certain time, refrigerator development has achieve characteristic improvement about non-ODP (Ozone  Depleting  Potential)  and  non-GWP  (Global  Warming  Potential)  refrigerant  as  well  as alternative refrigerant until now. The purpose of this research is to know about effect from variation evaporator  type  using  LPG  refrigerant  againts  refrigerator  performance.  Experimental  methode  did for the direct test to analyzed how much effect from variation evaporator type that are used in (serries one space, ser series  two  space,  parallel  one  space,  and  parallel  two  space)  useing  C  plate  evaporator  and compressor ¾ pk . This research are do  it by  installing  an  evaporator  in  each  unit  of  refrigerator  chamber top  part  and  refrigerator  chamber  bottom  part  that arranged by series and parallel which is in each chamber have a breaker or without breaker. The result from the research variation  of  evaporator  type  for  refrigerator is  to  know  how  much    the  effect  of    refrigeration,    compression    working,  refrigeration  capacity,  and Coefficient  Of  Performance  (COP).  The  lowest  temperature  is  shown  from  evaporator  type series one space, that  have  a  value  -21,2 O C.  The  lowest  interval  from  both  of  chamber  type  is  shown  from  evaporator  type parallel  two space,  that  have  a  value  3,64 O C. Coefficient  Of  Performance  (COP)  from  series  type  is 9,06  for one  space and 9,01  for  two  space,  then  from  parallel  type  is  10,59  for  one  space  and  13,43  for  two  space. Based  from  research  the acquired  result  that  is  from  using  evaporator  series  type  and  parallel  type  is  could be used for cooling down several room in refrigerator.

## Keywords: Refrigerator, type evaporator, LPG refrigerant.

## PENDAHULUAN
Perubahan  temperatur  udara  pada  suatu  bahan atau  ruangan      ke      temperatur      yang      lebih      rendah daripada  temperatur  lingkungan  sekitar  dengan  cara penarikan  atau  penyerapan  panas  dari  bahan  atau ruangan  disebut  sebagai  sistem  dari  mesin  pendingin. Sistem  tersebut      dipengaruhi  oleh  kinerja  mesin pendingin. Mesin pendingin adalah alat yang digunakan untuk  mengawetkan  makanan  atau  minuman  tanpa mengubah aroma dan rasa [1].
Tiga  hal  yang  mempengaruhi  perkembangan mesin  pendingin  saat  ini  adalah  penghemetan  energi, tuntutan refrigeran non-ODP ( Ozone Depleting Potential ),  dan  tuntutan  refrigeran  non-GWP  ( Global Warming  Potential ).  Ilmuwan  dan  teknologi  meneliti serta berupaya  melakukan inovasi  untuk  menjawab  tiga kebutuhan  terkait  dengan  perkembangan  teknologi refrigerasi,  yang  diantaranya  perbaikan  prestasi  dan karakteristik  mesin  refrigerasi  yang  telah    ada, penelitian    untuk    menghasilkan    refrigeran    non-  ODS dan  non-GWP,  serta  pencarian  teknologi  refrigerasi alternatif  [2].
Pengujian  lanjutan  terhadap  mesin  pendingin kompresi  uap    dengan    menggunakan    LPG    sebagai refrigeran.  Penelitian  tersebut  menghasilkan  refrigeran LPG  mampu  mendinginkan  mesin  penendingin  lebih
cepat  dibandingkan  dengan  menggunakan  refrigeran R-12.  Koefisien  prestasi  yang    dihasilkan    oleh mesin    pendingin    dengan    refrigeran  LPG  dengan massa 80 gr sebesar 6,30 [3].
LPG  ( Liqufied  Petrolium  Gas )  adalah  salah satu  contoh  hidrokarbon  gas.  LPG  merupakan  gas alam cair dari produk pengolahan minyak bumi yang difungsikan  sebagai  bahan  bakar  memasak.  PT. PERTAMINA  merilis gas  LPG  yang beredar luas di masyarakat yang terdiri dari gas LPG 3 kg, 5 kg,  12 kg,  dan  12  kg.  LPG  yang  beredar  di  masyarakat adalah  LPG  yang  mengandung  50%  propana  dan 50% butana yang sesuai dengan ketentuan dari aspek komposisi  atau    tekanan    uapnya.    Ketentuan tersebut    telah  diperhitungkan  sesuai  kalori  atau daya    bakar  yang  diperlukan  untuk  kebutuhan masyarakat.  Komposisi  tersebut  tidak  dimaksudkan untuk  merugikan  konsumen  tetapi  memperhitungkan faktor    keselamatan    konsumen  pengguna  gas  LPG [4].
Pengujian  terhadap  mesin  pendingin  dengan menggunakan  dua  evaporator  dan  dua  kompresor pernah  dilakukan.  Penelitian  yang  dilakukan  dengan menggunakan  dua  evaporator  dan  dua  kompresor tersebut menghasilkan peningkatan efisiensi
sebanyak  3,5%.    Nilai  efisiensi  yang  diperoleh menunjukkan   bahwa   variasi   tersebut   unggul apabila dibandingkan dengan mesin pendingin standar [5].
Penelitian  mesin  pendingin  yang  lain  dilakukan dengan  menggunakan  multi  evaporator.  Penelitian  ini melibatkan  komponen  berupa  multi  evaporator,  dua katup  ekspansi,  satu  kompresor,  kondensor, heat exchanger , dan sebuah katup selenoid yang dihubungkan  dengan  aliran  refrigeran  menuju freezer dan  evaporator freshfood .  Hasilnya  pada  siklus  kerja secara  seri  didapatkan  peningkatan  efisiensi  sebesar 8,5% [6].
Penelitian  tentang  variasi  ukuran  evaporator terhadap  unjuk  kerja  mesin  pendingin  menghasilkan bahwa peningkatan  ukuran evaporator tidak  signifikan dengan peningkatan COP. Peningkatan ukuran evaporator  hanya  signifikan  terhadap  peningkatan kapasitas  pada  performa  refrigerator  dua  evaporator [7].
Permasalahan-permasalahan tentang mesin refrigerasi  dan  penelitian  yang  dilakukan  sebelumnya, membuat penulis berupaya untuk melakukan pengujian lanjutan  menggunakan  beberapa      tipe      evaporator tunggal      dan      bertingkat      (seri  maupun  paralel) dengan  menggunakan  LPG  sebagai  refrigeran  pada sistem  refrigerasi,  diharapkan  dari  penelitian  ini  dapat meningkatkan  prestasi  kerja  mesin  refrigerasi  baik perbaikan  koefisien  prestasi,  penghematan  energi,  dan menghasilkan  refrigeran  non-ODS  dan  non-GWP dengan  menggunakan  refrigeran  LPG  sesuai  standar produk.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian
menggunakan
metodologi eksperimental  yakni  pengamatan  secara  langsung. Untuk pengujian dilakukan di Bengkel mesin pendingin Pak Hariyanto Jl. Kaliurang RT 03 RW 02 Jember pada tanggal  28  Maret  2016  –  3  April  2016.  Peralatan  dan bahan  yang  digunakan  dalam  pengujian  adalah  sebagai berikut:
 Lemari pendingin satu pintu
 Pressure gauge
 Manifold gauge
 Satu set thermoreader
 Swaging tools
 Tabung las
 Brander las
 Pemotong pipa
 Kikir bulat
 Evaporator plat C (diameter ¼ inch dan panjang 110 cm)
 Kompresor ¾ pk
 LPG ( 50% propana dan 50% butana)
Prosedur Pengujian
a) Merangkai  komponen  mesin  refrigeran  dengan benar,  dengan  menggunakan  variasi  evaporator  seri satu ruang.
b) Pemasangan  alat  ukur  suhu  ( thermoreader ),  alat ukur  tekan  ( pressure  gauge )  pada  titik  –  titik yang diamati.
c) Melakukan proses pemvakuman, guna menghindari  refrigeran  atau  zat  lain  yang masih tersisa didalam.
d) Menjalankan  mesin  pendingin  dengan  kondisi kosong untuk memastikan tidak ada kebocoran di semua bagian.
e) Mengisi  refrigeran  dengan  benar  dan  sesuai prosedur,  dalam  penelitian  ini  refrigeran  yang digunakan adalah LPG.
f) Selanjutnya  melakukan  pengujian  hingga  120 menit.
g) Mengukur dan mencatat tekanan dan temperatur  yang  terdapat  pada  alat  ukur  untuk memastikan kebenaran angka ukur yang tertera pada  alat  tersebut,  sesuai  variabel  waktu  yang telah ditentukan.
h) Melakukan percobaan kembali dengan menggunakan  variasi  tipe  evaporator  yang berbeda sesuai yang telah ditentukan.
i) Mencatat kembali tekanan dan temperatur yang di  tunjukkan  oleh  alat  ukur,  pada  semua  titik dan waktu yang telah ditetapkan.
j) Pengumpulan data.
k) Perhitungan dan analisis.
Gambar 1. Seri satu ruang
Gambar 3. Paralel satu  ruang
Gambar 4. Paralel dua  ruang

## HASIL DAN PEMBAHASAN Data Hasil Pengujian
Setelah proses pengujian diperoleh data hasil pengukuran. Data yang diperoleh berupa tempratur (T1,T2,T3,T4,T5a, T5b) dan tekanan (P1 dan P2) setiap 10 menit selama 120 menit. Data yang diperoleh akan digunakan untuk menghiung unjuk kerja mesin pendingin.
Tabel 1 Hasil pengukuran seri satu ruang
Tabel 2. Hasil pengukuran seri dua ruang
Tabel 3. Hasil pengukuran paralel satu ruang
Tabel 3. Hasil pengukuran paralel dua ruang

## Pembahasan
Gambar 5. Grafik temperatur ruang bagian atas
Gambar 6. Grafik temperatur ruang bagian bawah
Dari      Gambar      5      dan      Gambar      6,      terlihat bahwa penurunan temperatur terendah didapat oleh tipe evaporator  seri  satu  ruang,  hal  tersebut  dikarenakan penggunaan  dua  evaporator  dalam  ruang  pendingin yang  lebih  kecil  dan  terfokuskan  untuk  semua refrigeran  mendinginkan  ruang  bagian    atas    terlebih dahulu,    sehingga    temperatur    yang  dicapai  oleh  tipe evaporator  seri  lebih  rendah  dibandingkan  temperatur yang  dicapai  oleh  tipe  evaporator  paralel, s eperti bahwa  temperatur  yang    ditunjukkan    pada    sebuah ruangan  yang didinginkan  merupakan  hasil redistribusi fluida antara dua evaporator [8].
Unjuk Kerja Mesin Refrigerator
1.    DampakRefrigerasi
Gambar 7. Grafik dampak refrigerasi Hasil  perhitungan  dampak  refrigerasi  pada masing-  masing      variasi      tipe      evaporator mengalami      peningkatan  seiring  perubahan  waktu, penyebab kenaikan tersebut antara lain dikarenakan pada  masing-masing  variasi  memiliki  kemampuan menyerap  panas  lebih  baik  [9].  Nilai  dampak refrigerasi  yang  mengalami  peningkatan  terbesar pada  menit ke  80  sebesar 470,605  kJ/kg dan  mulai stabil  pada  menit  selanjutnya  adalah  tipe  paralel dua ruang, hal tersebut disebabkan karena pada tipe evaporator  paralel  besar  aliran  refrigeran  yang melewati evaporator terkonsentrasikan pada masing-masing  ruang  yang  didinginkan  sehingga kemampuan menyerap kalor semakin baik

## 2. Kerja Kompresi
Gambar 8. Grafik kerja kompresi Kompresi  yang  dilakukan  oleh  variasi  tipe evaporator  seri      lebih      tinggi      dibandingkan dengan   tipe    evaporator paralel.  Perbedaan  kerja kompresi  antara  variasi  tipe  evaporator  tersebut  di karenakan  pada  tipe  evaporator  seri  memiliki  rute pendinginan yang lebih panjang untuk pendinginan ruangan bagian atas dan bagian bawah dibandingakan tipe evaporator paralel, karena pada tipe  evaporator  paralel  laju  aliran  terbagi  langsung untuk  kedua  ruangan  yang  didinginkan,  sehingga kerja kompresinya tidak seberat kerja kompresi tipe evaporator seri.

## 3. Kapasitas Refrigerasi
Gambar 9. Grafik kapasitas refrigerasi Nilai  kapasitas  refrigerasi  yang  dicapa  pada variasi  tipe  evaporator  adalah  hampir  sama  atau mendekati  satu  sama  lain.  Penyebab  kesamaan  nilai kapasitas refrigerasi dikarenakan pendinginan dilakukan pada mesin refrigerator yang sama, sehingga kebutuhan mesin refrigerasinya adalah sama [10]. Tipe evaporator  paralel  untuk  satu  ruang  (tanpa  pembatas) mulai  mencapi  stabil  pada  menit  ke-50  (berkisar
3,6  kW)  dibandingkan  tipe  evaporator  seri  satu  ruang (tanpa pembatas)  yang belum mencapai keadaan stabil pada  menit  tersebut,    juga    untuk    tipe    evaporator paralel    dua    ruang  (dengan    pembatas)    mulai mencapai  keadaan  stabil  pada  menit  ke-70  (berkisar 3,7  kW).  Perbedaan  waktu  untuk  mencapai  keadaan stabil  untuk  tipe  evaporator  yang  disusun  paralel  dan tipe  evaporator  yang  disusun  seri  dikarenakan  pada evaporator  yang  di  susun  paralel  mempunyai  panjang pipa saluran yang sama dan mengalir dalam waktu dan keadaan yang sama.

## 4. COP

## Gambar 10. Grafik COP
Tipe  evaporator  paralel  menunjukkan  nilai  COP lebih baik dibandingkan dengan nilai COP pada variasi tipe  evaporator  seri,  hal  tesebut  dikarenakan  tipe evaporator  paralel  hambatan  alirannya  lebih  pendek dan terkonsentrasikan  pada  masing-masing ruang  yang didinginkan. Akibat dari hambatan  pada tipe evaporator  paralel  lebih  pendek  dan  pendinginannya terkonsentrasikan  untuk  kedua  evaporator  yang digunakan adalah lebih cepat dalam proses mendinginkan ruangan, memperpendek selisih
temperatur  untuk  kedua  ruangan  yang  didinginkan, dan  mempercepat  untuk  mencapai  keadaan  stabil, pengaruh lain yakni pada kerja kompresi yang lebih rendah nilainya dibandingkan dengan kerja kompresi  yang  dilakukan  untuk  tipe      evaporator seri,   sehingga   tipe   evaporator   paralel memiliki nilai  COP  yang  lebih  tinggi.  Nilai  rata-rata  COP tertinggi  dimiliki  oleh  tipe  evaporator  paralel  dua ruangan (dengan pembatas) yakni sebesar 13,34 dan terendah  oleh  varasi  tipe  evaporator  seri  dua ruangan sebesar 9,01.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  dan  analisis  yang telah  dilakukan,  maka  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut:
1. Pengaruh    waktu    terhadap    penurunan temperatur  terendah  diperoleh  tipe  evaporator seri  satu  ruang,  yakni  sebesar  21,2  ᴼC. Kecepatan  penurunan  temperatur  pada  tipe evaporator  seri  satu  ruang  dikarenakan    pada evaporator    seri    menggunakan  dua    evaporator untuk  mendinginkan  satu  ruang yang kecil dan seluruh refrigeran digunakan seluruhnya sehingga evaporator bagian atas dapat didinginkan lebih cepat.
2. Kerja  kompresi  tertinggi  diperoleh  pada pengujian  evaporator  seri  satu  ruang  yang mencapai  64,385  kJ/kg  pada  menit  110,  hal tersebut  dikarenakan  pada  tipe  evaporator  seri saluran yang harus dilewati lebih panjang. Nilai kapasitas  refrigerasi  yang  dihasilkan  pada masing-masing  tipe  tidak  jauh  berbeda  (3,14 kW  –  3,73  kW),  penyenbabnya  adalah  mesin pendingin  yang  diuji  dan  refrigeran  yang digunakan  adalah  sama,  sehingga  kebutuhan pendinginannya adalah sama.
3. Penelitian  yang  dilakukan  menunjukkan  nilai COP  ( Coefficient  Of  Performance )  untuk  tipe evaporator paralel  (dengan  pembatas  dan  tanpa pembatas) lebih  baik  dibandingkan  dengan  tipe evaporator  seri  (dengan  pembatas  dan  tanpa pembatas),  tipe  evaporator  paralel  satu  ruang dapat  meningkatkan  COP  sebesar  1,17%  lebih besar  dibandingkan  COP  tipe  seri  satu  ruang dan  paralel  dua  ruang  sebesar 1,49% lebih besar dibandingkan seri dua ruang, penyebabnya adalah pada  evaporator  paralel  untuk  mendinginkan ruangan  bagian  atas  dan  ruangan  bagian  bawah waktu  untuk  refrigeran  masuk  adalah  hampir bersamaan  (rute  lebih  pendek)  sehingga  kerja kompresinya  lebih  rendah,  dan  apabila  kerja kompresinya  rendah  maka  menghasilkan  nilai COP yang lebih baik.

## SARAN
Beberapa  saran  yang  dapat  diberikan  oleh penulis  dari  penelitian  yang  telah  dilakukan,  antara lain:
1.  Penelitian     masih    terbatas    pada     variasi    tipe evaporator  yang  berdampak  pada  prestasi  mesin refrigerator,    diharapkan    penelitian    selanjutnya dapat      memvariasikan      tipe      evaporator      dengan bentuk  lain  (fin,  plat  O,  plat  I,  dan  plat  U)  serta diameter pipa yang berbeda.
2.  Peneitian  tentang  mesin  refrigerasi  yang  telah  diuji adalah    menggunakan  mesin  rerigerasi  satu  pintu yang  disekat,  untuk  selanjutnya  penelitian  dapat dilakukan  dengan  menggunakan  mesin  refrigerator dua    pintu,    sehingga    dapat    membandingkan pengaruh  penyusunan  instalasi  evaporator  pada penggunaan  mesin  refrigerasi  satu  pintu  dan  dua pintu.
3.  Pengukuran    sebaiknya    dilakukan    pada    ruang dengan  temperatur  stabil,  agar  mengurangi  dampak pada saat pengukuran berlangsung.

## DAFTAR ISTILAH
P1
: Tekanan masuk kompresor (Bar)
P1 : Tekanan keluar kompresor (Bar) T1 : Temperatur keluar evaporator (ᴼC) T2 :Temperatur masuk kondensor (ᴼC) T3 : Temperatur keluar kondensor (ᴼC) T4 : Temperatur masuk evaporator (ᴼC) T5a : Temperatur ruang pendingin atas (ᴼC)
T5b
: Temperatur ruang pendingin bawah (ᴼC)
DAFTAR PUSTAKA [1]      Ruhyat et  al .  2015. Pengaruh  Variasi  Diameter Tube Pipa Evaporator dengan Circular Finsterhadap Pressure Drops Aliran  Refrigerant pada  Sistem  Refrigerasi .  Jurnal  SINERGI.  Vol. 19, No. 1. Universitas Marcu Buana. Jakarta.
[2] Maclaine and Leonardi. 1997. Why Hydrocarbons Save  Energy  School  of  Mechanical  and
manufacturing  Engineering    The    University of    New    South    Wales  Sydney  NSW . Australia.
[3]      Perkasa.  2013. Analisa  Pengaruh  Variasi Massa  LPG  Sebagai    Refrigeran    Terhadap Prestasi    Kerja    dari  Mesin    Pendingin Kompresi  Uap .  Skripsi  Universitas Jember.
Jember.
[4]   http://www.tribunnews.com/bisnis/2010/10/28/ Pertamina-rilis-spesfikasi-dan-komposisi-lpg. [28-03-16].
[5] Won.  1994. An  Experimental  Study  on  the Performance  of  a  Two-Circuit  Cycle  with Parallel  Evaporators      for      a      Domestic Refrigerator-Freezer . Jurnal Purdue e-Pubs.
[6]  Lavanis, et  al .  R.  1998. Experimental Investigation  of  an  Alternating  Evaporator Duty Refrigerator or Freezer . Vol. 104,  P. 2.
ASHRAE Transactions.
[7]  Gerlach    dan      Newell.    2001. Dual Evaporator Household Refrigerator Performance Testing and Simulation .
Amerika Srikat. [7]  Gerlach    dan      Newell.    2001. Dual Evaporator Household Refrigerator Performance Testing and Simulation . Amerika Srikat.
8] X. H. Sun, et al . 2009. Analysis of Temperature
Oscillations  in  Parallel  Evaporators  of  a Carbon Dioxide Two-Phase Loop . Microgravity  Sci.    Technol  S299-S304.  Sun Yat-Sen University. China.
[9]    Galla  Rezki.  2014.  Pengaruh  Penggunaan Water  Cooled  Condenser  Terhadap  Prestasi
Kerja Mesin Pendingin Menggunakan Refrigeran  LPG.    SKRIPSI.    Universitas Jember. Jember.
[10] Hatib.          2011 .          Studi          Eksperimental Evaporator  Bertingkat      Yang      Disusun Secara      Paralel      Terdap  kinerja    Mesin Refrigerasi    Fokus    802 .    Tesis  Pascasarjana Universitas Hasanudin.