Analisis Numerik Pengaruh Variasi Layout Phase Change Material Terhadap Karakteristik Pendinginan Cold

DANIEL FADLY, Dr. Ir. Hifni Mukhtar Ariyadi, S.T., M.Sc., IPM

2024 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Pada tahun 2050, populasi global diperkirakan akan melampaui 10 miliar, sehingga 

memerlukan peningkatan produksi pangan sebesar 70%. Salah satu tantangan 

utama dalam menghadapi peningkatan ini adalah mengurangi kehilangan dan 

pemborosan pangan, yang sering kali disebabkan oleh manajemen pasca panen dan 

penyimpanan yang tidak memadai. Cold storage menjadi solusi penting untuk 

menjaga kualitas dan kesegaran produk pangan dengan menyimpan pada suhu 

rendah. Namun, penggunaan mesin refrigerasi konvensional untuk cold storage 

memiliki keterbatasan dalam hal konsumsi energi dan biaya operasional yang tinggi. 

Penelitian ini mengeksplorasi penggunaan Phase Change Material (PCM) dalam 

cold storage box sebagai alternatif yang lebih efisien dan ramah lingkungan. PCM 

memiliki kemampuan untuk menyimpan dan melepaskan energi selama perubahan 

fase, sehingga dapat menjaga suhu dalam cold storage tetap stabil. Studi ini fokus 

pada simulasi untuk mengetahui pengaruh variasi peletakan layout PCM dan 

ketebalan PCM terhadap durasi dan suhu penyimpanan, serta fraksi cairan PCM. 

Simulasi pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan software ANSYS 

Fluent 2020 R2. Penelitian dilakukan dengan menggunakan kotak styrofoam 

berukuran 34 cm x 25,5 cm x 28,5 cm sebagai cold storage, dan variasi layout PCM 

dianalisis untuk mencari konfigurasi yang paling optimal. Hasil penelitian 

menunjukkan bahwa Perubahan variasi peletakan layout PCM mempengaruhi 

temperatur udara di dalam cold storage box. Layout 1 menunjukkan temperatur 

tertinggi, mencapai sekitar 18°C. Layout 2, layout 3, dan layout 4 menunjukkan 

temperatur lebih rendah, sekitar 5°C hingga 10°C selama periode stabil. Setelah 18 

jam, semua layout menunjukkan peningkatan suhu, tetapi layout 2 (garis kuning) 

meningkat paling lambat. Oleh karena itu, layout 2 adalah yang terbaik untuk cold

storage karena mampu mempertahankan suhu lebih rendah lebih lama.

By 2050, the global population is projected to exceed 10 billion, necessitating a 

70% increase in food production. One of the main challenges in meeting this 

demand is reducing food loss and waste, often caused by inadequate post-harvest 

management and storage. Cold storage is a vital solution for maintaining the quality 

and freshness of food products by storing them at low temperatures. However, 

conventional refrigeration systems for cold storage have limitations in terms of 

energy consumption and high operational costs. This study explores the use of 

Phase Change Material (PCM) in cold storage boxes as a more efficient and 

environmentally friendly alternative. PCM can store and release energy during 

phase changes, helping to maintain stable temperatures within the cold storage. The 

study focuses on simulations to determine the effects of PCM layout variations and 

PCM thickness on storage duration, temperature, and liquid fraction of PCM. 

Simulations were conducted using ANSYS Fluent 2020 R2 software. The research 

was carried out using a styrofoam box measuring 34 cm x 25.5 cm x 28.5 cm as the 

cold storage, and various PCM layouts were analyzed to find the most optimal 

configuration. The results indicate that variations in PCM layout significantly affect 

the air temperature within the cold storage box. Layout 1 showed the highest 

temperature, reaching around 18°C. Layouts 2, 3, 4 andMmaintained lower 

temperatures, around 5°C to 10°C during the stable period. After 18 hours, all 

layouts exhibited an increase in temperature, but Layout 2 showed the slowest 

increase. Therefore, Layout 2 is the best for cold storage as it can maintain lower 

temperatures for a longer period.

Kata Kunci : Cold Storage, Phase Change Material (PCM), Variasi Layout PCM, Penyimpanan Pangan, Efisiensi Energi.