Pemodelan dan Simulasi Temperatur pada Mesin Freezer Berbasis Phase Change Material (PCM)
DOI:
https://doi.org/10.56211/blendsains.v4i4.1603Keywords:
Freezer; Konduktivitas Termal; Phase Change Material; Simulasi Termal; Stabilitas Suhu
Abstract
Fluktuasi suhu dalam mesin freezer dapat menurunkan kualitas produk dan meningkatkan konsumsi energi. Penelitian ini memodelkan dan mensimulasikan temperatur freezer berbasis Phase Change Material (PCM) menggunakan pendekatan matematis perpindahan kalor dan simulasi numerik dengan Python dan ANSYS. Berbagai jenis PCM seperti Dry Ice Gel, Liquid Komersial, Garam 20, Lilin, Minyak Sawit, Garam 36,4, dan Air diuji untuk menganalisis stabilitas suhu. Hasil menunjukkan Liquid Komersial menghasilkan beban pendingin terendah (22,959 W), namun simulasi temperatur dengan Python dan ANSYS menunjukkan bahwa Lilin dan Dry Ice Gel lebih optimal dalam mempertahankan suhu rendah. PCM secara umum mampu menstabilkan suhu dengan karakteristik yang berbeda. Analisis sensitivitas menunjukkan konduktivitas termal mempercepat pendinginan, sedangkan Cp dan kalor laten tinggi mempertahankan suhu stabil lebih lama.
Downloads
References
[1] M. Calati, K. Hooman, and S. Mancin, “Thermal storage based on phase change materials (PCMs) for refrigerated transport and distribution applications along the cold chain: A review,” Int. J. Thermofluids, vol. 16, no. October, p. 100224, 2022, doi: 10.1016/j.ijft.2022.100224.
[2] M. F, S. R. A. Usna, and A. Astuti, “Potensi Material Berubah Fasa PEG-400 sebagai Sistem Cold Storage Sayur Selada,” J. Fis. Unand, vol. 12, no. 3, pp. 507–511, 2023, doi: 10.25077/jfu.12.3.506-510.2023.
[3] B. Sena, B. Suhendra, N. Amanah, R. Setiawan, and M. L. B. Alfakihuddin, “Effect of Dry Ice Gel PCM on Wall Freezer Temperatur Varians,” J. Ilmu Pengetah. dan Teknol., vol. 10, pp. 21–35, 2024.
[4] B. Sena, N. Amanah, B. Suhendra, R. Setiawan, and M. L. B. Alfakihuddin, “The Statistic Analysis of Instruments and Temperature Measurement of Freezer Wall Attached by Dry Ice Gel,” E3S Web Conf., vol. 500, 2024, doi: 10.1051/e3sconf/202450003023.
[5] J. T. Mesin and P. N. Bali, “Studi Eksperimental Kinerja Temperatur dan Energi Integrasi Bio-PCM Pada Chest Freezer I Nyoman Suamir , I Made Rasta,” J. Matrix, vol. 9, no. 1, 2019, doi: 10.31940/matrix.v9i1.1046.
[6] D. B. Dhahir and A. M. Adham, “Peningkatan Kinerja Kulkas Rumah Tangga Dengan Menggunakan Bahan Perubahan Fase Tunggal dan Ganda (PCM) Pada Evaporator : Studi Eksperimental,” J. Heat Mass Transf., vol. 33, pp. 135–154, 2023.
[7] A. R. Insanul, W. F. Pambudi, and N. Akhmad, “Efek Bunga Es Terhadap Kerja Evaporator Refrigerator,” Maj. Ilm. Gema Marit., vol. 22, pp. 1–9, 2020.
[8] K. Sumeru, Subcooling pada Siklus Refrigerasi Kompresi Uap: Aplikasinya pada Mesin Pendingin & Pengkondisian Udara. 2018.
[9] T. Hai, A. S. El Shafay, J. M. Zain, M. A. El-Rahman, and M. Sharifpur, “The Effect of Triangular Phase Change Material Rods in the Air Conditioning Duct on the Amount of Energy Required for a Residential Building,” J. Build. Eng., vol. 52, 2022.
[10] Y. A. Cengel and A. J. Ghajar, Heat and Mass Transfer: Fundamental & Applications. 2015.
[11] H. Luntungan, “Perancangan Sistem Pendinginan Cold Storage Ikan Beku Dengan Kapasitas Penyimpanan 30 Ton Per Hari,” Semin. Nas. Tah. Tek. Mesin VII Novemb., vol. 9, no. 1, p. I9,1-1-I9,1-9, 2008.
[12] B. W. Ziliwu, “Perhitungan Beban Pendinginan Pada Sistem Refrigerasi Air Blast Freezer,” JTT (Jurnal Teknol. Ter., vol. 6, no. 2, p. 163, 2020, doi: 10.31884/jtt.v6i2.291.
[13] Purbatin Hari and Biantoro Agung Wahyudi, “Perencanaan perhitungan beban pendinginan ruang frozen dengan kapasitas 100 ton per Hari pada pergudangan penyimpanan berpendingin,” J. Tek. Mesin, vol. 12, no. 1, pp. 68–72, 2023, [Online]. Available: https://www.bing.com/ck/a?!&&p=b19c2303051523ccJmltdHM9MTcyNTU4MDgwMCZpZ3VpZD0zOTA5NzY2My01OTk5LTY3N2YtMDM5MS02NTkwNThjZjY2NWMmaW5zaWQ9NTIzMQ&ptn=3&ver=2&hsh=3&fclid=39097663-5999-677f-0391-659058cf665c&psq=PERENCANAAN+PERHITUNGAN+BEBAN+PENDINGINAN+RUANG+
[14] Calvin, Samar, and H. Ambarita, “Jurnal Dinamis STUDI EKSPERIMENTAL SOLAR COLD ENERGY STORAGE DENGAN PENAMBAHAN PCM DAN TANPA PCM,” J. Din., vol. 10, pp. 39–47, 2022.
[15] D. Lager, “Evaluation of thermophysical properties for thermal energy storage materials-determining factors, prospects and limitations,” no. September, 2018, [Online]. Available: https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_265149.pdf
[16] Y. M. Choo and W. Wei, “Salt hydrates as phase change materials for photovoltaics thermal management,” Energy Sci. Eng., vol. 10, no. 5, pp. 1630–1642, 2022, doi: 10.1002/ese3.1007.
[17] A. Zeshan, K. Shahzad, S. Jamal, and M. Ahmad, “Paraffin Wax As A Phase Change Material For Thermal Energy Storage : Tubes In Paraffin Wax As A Phase Change Material For Thermal Energy Storage : Tubes In Shell Type Heat Exchanger,” vol. 1, no. 2, pp. 39–52, 2018.
[18] I. M and Harmen, “Heat Transfer Characteristics of Coconut Oil as Phase Change Material to Room Cooling application,” 2017.
[19] B. Han, J. H. Choi, J. A. Dantzig, and J. C. Bischof, “A quantitative analysis on latent heat of an aqueous binary mixture,” Cryobiology, vol. 52, no. 1, pp. 146–151, 2006, doi: 10.1016/j.cryobiol.2005.09.007.
[20] M. R. Maulana, M. Tamjidillah, and M. N. Ramadhan, “PENGARUH TIPE ABSORBER TEMBAGA DAN SENG PADA SOLAR DISTILLATION TERHADAP PRODUKTIVITAS KONDENSAT AIR LAUT,” vol. 4, pp. 25–40, 2022.
[21] Z. Liu, D. Zhang, Q. Wang, Y. Chi, and L. Zhang, “Performance Study on Air-Cooled Household Refrigerator with Cold Storage Phase Change Material,” pp. 130–142, 2017.
[22] M. Ilchi-Ghazaani and P. Parvin, “Characterization of a dry ice heat exchanger,” Int. J. Refrig., vol. 34, no. 4, pp. 1085–1097, 2011, doi: 10.1016/j.ijrefrig.2011.02.015.
[23] M. K. Gupta, M. Jamil, G. Hussain, M. Alkahtani, M. Haider Abidi, and G. M. Krolczyk, “Characterization of thermophysical properties of dry ice-based ethanol/ester oil and its influence on surface hardening of machined Ti-6Al-4V alloy,” J. Mol. Liq., vol. 388, no. August, p. 122786, 2023, doi: 10.1016/j.molliq.2023.122786.
[24] S. Ali, S. P. Deshmukh, A. T. Mohamad, M. Warimani, and S. A. Khan, “Performance Evaluation of Paraffin Wax as Phase Change Material in a Horizontal Cylindrical Thermal Energy Storage Unit,” J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sci., vol. 130, no. 2, pp. 150–165, 2025, doi: 10.37934/arfmts.130.2.150165.
[25] A. M. Nair and P. V. K. Naidu, “Analysis of Paraffin Wax as a Phase Change Material,” Int. J. Curr. Eng. Technol., vol. 8, no. 01, pp. 1–5, 2018, doi: 10.14741/ijcet.v8i01.10888.
[26] R. Bharathiraja, T. Ramkumar, M. Selvakumar, and N. Radhika, “Thermal characteristics enhancement of Paraffin Wax Phase Change Material (PCM) for thermal storage applications,” Renew. Energy, vol. 73, 2023, doi: 10.1016/j.renene.2024.119986.
[27] S. Kahwaji and M. A. White, “Edible oils as practical phase change materials for thermal energy storage,” Appl. Sci., vol. 9, no. 8, 2019, doi: 10.3390/app9081627.
[28] I. Mawardi, S. Aprilia, M. Faisal, and S. Rizal, “Investigation of thermal conductivity and physical properties of oil palm trunks/ramie fiber reinforced biopolymer hybrid composites as building bio-insulation,” Mater. Today Proc., vol. 60, pp. 373–377, 2022, doi: 10.1016/j.matpr.2022.01.249.
[29] U. Johnson Alengaram, B. A. Al Muhit, M. Z. bin Jumaat, and M. L. Y. Jing, “A comparison of the thermal conductivity of oil palm shell foamed concrete with conventional materials,” Mater. Des., vol. 51, no. 2013, pp. 522–529, 2013, doi: 10.1016/j.matdes.2013.04.078.
Downloads
Article History
Pages: 882-907
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Hadi Nurwahyudin, Boni Sena, Marno

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Penulis yang mempublikasikan naskahnya pada Blend Sains Jurnal Teknik menyetujui ketentuan berikut:
Hak cipta atas artikel apapun dalam Blend Sains Jurnal Teknik dipegang penuh oleh penulisnya di bawah lisensi Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License. dengan beberapa ketentuan sebagai berikut:
"Penulis mengakui bahwa Blend Sains Jurnal Teknik berhak sebagai yang mempublikasikan pertama kali dengan lisensi Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License / CC BY SA 4.0"
"Penulis dapat memasukan tulisan secara terpisah, mengatur distribusi non-ekskulif dari naskah yang telah terbit di jurnal ini ke dalam versi yang lain (misal: dikirim ke respository institusi penulis, publikasi ke dalam buku, dll), dengan mengakui bahwa naskah telah terbit pertama kali pada Blend Sains Jurnal Teknik."
"Pembaca diperbolehkan mengunduh, menggunakan, dan mengadopsi isi artikel selama mengutip artikel dengan menyebutkan judul, penulis, dan nama jurnal ini. Pengutipan tersebut dilakukan demi kemajuan ilmu pengetahuan dan kemanusiaan serta tidak boleh melanggar hukum yang berlaku."
Most read articles by the same author(s)
- Muhamad Yusril Apandi, Boni Sena, Nanang Burhan, Analisis Penerapan Total Productive Maintenance (TPM) pada Mesin Press Menggunakan Metode Reliability Centered Maintenance (RCM) , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 4 No. 2 (2025): Edisi Oktober
- Sahlur Rizki, Oleh Oleh, Iwan Nugraha Gusniar, Boni Sena, Proses Pembuatan Bagian Body pada Proyek SU2ID Face Lift (BRKT-HEAD LAMP MTG, LH) 64172-I7500 , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 4 No. 1 (2025): Edisi Juli
- Muhammad Akmal Al Firdaus, Oleh Oleh, Reza Setiawan, Marno Marno, Pengembangan Proses Produksi Arm Rear Brake Kyea untuk Peningkatan Kualitas Produksi di PT Ciptaunggul Karya Abadi , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 4 No. 2 (2025): Edisi Oktober
- Rio Rizal Maulana Wahab, Viktor Naubnome, Boni Sena, Pengaruh Variasi Media Quenching terhadap Kekuatan Mekanik dan Struktur Mikro pada Pipa SS 304 , Blend Sains Jurnal Teknik: Vol. 4 No. 4 (2026): Edisi April









