Rekayasa Mesin Pembeku Eksergetik Ruang Pembeku Tunggal dengan Penambahan Receiver dan Inverter Serta Pengaturan Suhu dan Daya Kompresor.

Abstract

Pembekuan merupakan metode yang paling baik untuk menjaga kualitas makanan dalam jangka waktu lama, namun membutuhkan lebih banyak energi daripada teknologi pengawetan lainnya. Oleh karena itu perlu mesin pembeku yang hemat energi. Analisis energi dan eksergi merupakan suatu cara untuk mengetahui jumlah efisiensi dan efektivitas pengguna energi. Peranan berbagai alat bantu juga diharapkan dapat meningkatkan kinerja sistem refrigerasi guna meningkatkan efisiensi energi dan menurunkan konsumsi energi proses. Penelitian keseluruhan terbagi menjadi tiga bagian, dan dilakukan secara berurutan sesuai dengan pola pikir untuk mendapatkan mesin pembeku yang hemat energi. Ketiga bagian penelitian tersebut adalah; 1) Pengaruh receiver terhadap kinerja refrigerasi mesin pembeku, 2) analisis eksergi refrigerasi pada proses pembekuan suhu tiga tahap, dan 3) pengaturan daya kompresor dengan inverter pada proses pembekuan. Bagian pertama penelitian mengkaji pengaruh receiver terhadap kinerja refrigerasi mesin pembeku. Mesin pembeku yang ditambahkan alat receiver pada sistem refrigerasi dapat meningkatkan koefisien kinerja (COP) rata-rata dari 2.32 menjadi 2.75. Waktu proses pembekuan menjadi lebih singkat 38 %, khususnya pada tahap perubahan fase cair menjadi es, sehingga laju pembekuan menjadi lebih cepat dan memberi keuntungan untuk penerapan pada pembekuan bahan pangan. Bagian kedua penelitian menganalisis eksergi refrigerasi pada proses pembekuan suhu tiga tahap. Hasilnya menunjukkan bahwa COP pada proses pembekuan yang dilakukan dengan percobaan suhu bertahap lebih baik daripada suhu tetap, di mana COP rata-rata suhu bertahap adalah 2.71 dan COP rata-rata suhu tetap adalah 2.39. Analisis eksergi menunjukkan bahwa ireversibilitas rata-rata kompresor dengan operasi suhu bertahap lebih tinggi daripada operasi suhu tetap, terutama dipengaruhi ireversibilitas yang lebih tinggi pada tahap pertama. Percobaan ini dilakukan dengan daya kompresor dalam kondisi konstan, sehingga pada tahap awal atau beban rendah terjadi kelebihan daya dan ireversibilitas meningkat. Dapat disimpulkan bahwa, agar dapat mengambil keuntungan dari operasi suhu bertahap ini, daya kompresor perlu disesuaikan dengan kebutuhan beban nyata menggunakan peralatan inverter agar lebih efektif penggunaan daya oleh kompresor. Bagian ketiga penelitian adalah pengaturan daya kompresor dengan inverter pada proses pembekuan. Hasil percobaan menemukan konsumsi energi lebih hemat pada mesin pembeku yang menggunakan inverter. Konsumsi energi listrik untuk mendinginkan air dari suhu 27 oC sampai -22 oC, pada mesin dengan inverter adalah 0.59 kWh, sedangkan mesin tanpa inverter 0.70 kWh. Dapat disimpulkan bahwa mesin dengan inverter menyebabkan konsumsi energinya lebih rendah dari mesin tanpa inverter atau 15.7 % lebih hemat. Efisiensi iv eksergetik yang lebih tinggi didapatkan karena daya kompresor dikontrol dan disesuaikan terhadap beban pendinginan nyata. Implementasinya akan mengarah pada penggunaan daya kompresor yang lebih efisien.