METODE PENELITIAN 3.1 Metode pelaksanaan penelitian
Dalam pelaksaan penelitian ini dilakukan kegiatan-kegiatan yang meliputi tahapan yaitu:
3.2 Tempat penelitian
Penelitian dulakukan di laboratorium Teknik pendingin Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
3.3 Bahan dan alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah sebagai berikut
1. Pelat stainless steel 2 lembar 2. Katup/valve 5 buah
3. Manometer vakum 3 buah 4. Elbow pvc ½” sebanyak 5 buah 5. Karbon aktif 13 kg
6. Methanol 3,5 liter 7. Pipa pvc ½” 50 cm 8. Selang karet ¾’’ 1 meter 9. Busa 1 lembar 1x 1 meter 10. Lem araldite
Assembling mesin pedingin Mulai
Tahapan persiapan Survei lapangan
Perancangan alat adsorpsi karbon aktif-metanol Pengujian alat adsorpsi karbon aktif-metanol Perancangan adsorber / kolektor
Pengujian mesin pendingin siklus adsorpsi Analisa data
selesai
11. Papan 1 lembar 12. Paku 2”
13. Pelat kaca transparan tebal 3 mm 14. Pelat besi siku 5 cm x 5 cm 15. Cat hitam
16. Gelas ukur 1 buah 17. Tabung besi 1 buah 18. Isolasi
19. Tong tempat pemanasan air 20. Kawat nyamuk
21. Balok kayu 2 meter
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah:
1. Pompa vakum, untuk memvakumkan dan mengeluarkan partikel-partikel/kotoran dan mengeluarkan air dari generator,kondensor dan evaporator
Gambar 3.1 pompa vakum
Spesifikasi: Merk : Robinair Model No. : 15601 Capacity : 142 l/m Motor h.p. : ½ Volts : 110-115 V / 220-250 V 2. Thermometer raksa
Spesifikasi:
Max. temperatur : 110 °C Min. temperatur : -10 °C
Gambar 3.2 termometer raksa
3. Agilent Spesifikasi :
Daya : 35 Watt
Jumlah termokopel : 20 buah Volts : 250 volt
Mempunyai 3 saluran utama
Dapat memindai data hingga 250 saluran per detik Mempunyai 8 tombol panel dan sistem kontrol
Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel, RTD dan termistor, arus listrik AC
Gambar 3.4 termokopel dengan agilent
4. Station data log Hobo Micro Station
HOBO Micro Station adalah sebuah alat pencatat data dari 3 sensor pencatat microclimates multi channel (Intensitas radiasi matahari, kecepatan, angin, dan kelembaban relatif). Mikro station ini menggunakan sebuah jaringan yang terhubung dengan beberapa sensor pintar yang berfungsi untuk melakukan pengukuran. Terdiri dari Sebuah data logger yang terhubung dengan perangkat komputer dan beberapa sensor yang dipasang pada sebuah penyangga.
Gambar 3.5 Hobo Micro Station smart sensor
Dengan spesifikasi :
1.Skala Pengoperasian : -200 – 500C dengan baterai alkalin
-400 – 700C dengan baterai litium
2.Input Sensor : 3 buah sensor pintar multi channel monitoring
3.Ukuran : 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
5.Memori : 512K Penyimpanan data nonvolatile flash. 6.Interval Pengukuran : 1 detik – 18 jam (tergantung pengguna)
7.Akurasi waktu : 0 sampai 2 detik untuk titik data pertama dan ±5 detik untuk setiap minggu pada suhu 25oC 3.4 Perancangan alat penelitian
Dalam penelitian ini,sebelum kami mempersiapkan mesin pendingin, terlebih dahulu kami memperisapkan alat penguji siklus adsorpsi.
Dimensi utama alat penguji adsorpsi adalah : Tabel 3.1 alat penguji adsorpsi
Parameter Dimensi/kapasitas
Gelas ukur 1 liter
Tabung besi Panjang 500 mm diameter 203,2 mm/ 5 kg
karbon aktif
Pipa ¾ “ 800 mm
Skema alat penguji adsorpsi dapat dilihat pada gambar 3.6 :
Gambar 3.6 Skema alat pengujian adsorpsi Keterangan :
1. Tabung besi berisi karbon aktif 2. Katup
3. Katup
4. Manometer vakum
5. Gelas ukur berisi methanol 6. Pipa berpori
3.5 Analisa data pengujian alat adsorpsi
Dalam pengujian alat ini dilakukan pemanasan dengan menggunakan kompor. Tabung besi yang berisi karbon aktif dimasukkan kedalam wadah yang berisi air,kemudian air tersebut dipanaskan selama 8 jam dan dijaga temperatur air konstan. Pemanasan in dilakukan bertujuan supaya karbon aktif yang di dalam tabung tersebut panas ,sehingga setelah karbon aktif dipanaskan diharapkan karbon aktif tersebut mampu menyerap methanol.
Gambar 3.7 Alat pengujian metanol
Pemanasan dilakukan dari jam 11 dan temperatur air maksimum adalah 93 OC. Setelah dilakukan pemanasan selama 8 jam kemudian pada pukul 19.00 Wib dilakukan pemvakuman dengan pompa vakum selama 20 menit, pada saat pemvakuman katup antar gelas ukur dan tabung karbon aktif ditutup. Pada saat pemvakuman methanol diisi pada gelas ukur sebanyak 1 liter. Kemudian setelah 20 menit kemudian katup tersebut dibuka sampai methanol tersebut kelihatan mendidih, setelah methanol mendidih kemudian pemvakuman dihentikan dan katup penutup pun di tutup.
Proses adsorpsi diharapkan terjadi pada malam hari seiring dengan menurunnya temperatur lingkungan yang diikuti menurunnya temperatur tabung karbon aktif tersebut. Setelah dibiarkan selama satu malam, pada pukul 09.00 Wib karbon aktif telah berkurang dan berpindah ke karbon aktif. Dan proses ini pun dibiarkan hingga malam hari ternyata methanol telah berpindah seluruh nya ke karbon aktif. Sehingga dapat disimpulkan karbon aktif tersebut dapat menyerap methanol. Pada saat proses pemvakuman tekanan yang diperoleh
adalah -60 cmHg dan pada saat pagi hari tekanan tersebut turun lagi menjadi -66 cmHg. Penurunan tekanan ini dikarenakan oleh penurunan temperatur.
3.6 perancangan mesin pendingin 3.6.1 perancangan adsorber dan kolektor
Matahari
b. Proses pendinginan (adsorpsi)
Gambar 3.8 gambar mesin pendingin yang direncanakan.
3.6.2 Dimensi utama alat penelitian 3.6.2.1 Generator dan kolektor
Generator dan kolektor adalah bagian yang menyatu dan dapat dibongkar pasang antar generator dan adsorpsi. Adsorber yang digunakan adalah kolektor pelat rata yang terbuat dari bahan stainless steel dengan ketebalan 1 mm dengan luas adalah 0,0025 m2. Adsorpsi ini dilapisi dengan dua lapis kaca. Jarak antar kaca adalah 30 mm dan jarak adsorpsi dengan kaca adalah 30 mm.
Gambar 3.9 Model penutup adsorber
Tebal pelat adalah 1 mm Tebal fin adalah 1 mm Jarak antar fin adalah 50 mm
Jarak antar fin yang di tengah 20 mm Tinggi fin adalah 50 mm
Jumlah fin 12 buah Tinggi pipa 150 mm Tinggi adsorber 80 mm Diameter pipa (Ø ) = ½ “
Gambar 3.11 Model adsorber
3.6.2.2 Kotak isolasi adsorber
Boks isolasi adalah tempat generator/kolektor yang diisolasi dengan baik supaya panas yang diserap kolektor tidak terbuang ke luar.
Gambar 3.12 Model kotak isolasi
Gambar 3.14 Ukuran letak adsorber pada kotak isolasi Box isolasi
Bahan : kayu
Ukuran kotak 600 mm x 600 mm x 210 mm Tebal box isolasi 15 mm
3.6.2.3 Kaca penutup
Kaca penutup berfungsi untuk mengurangi kerugian panas yang mengalir ke luar. Kaca menyerap dan mengembalikan panas ke adsorpsi.
Gambar 3.16 Potongan model kaca kolektor dua lapis Jarak antar kaca 30 mm
Tebal kaca 3 mm
Ukuran kaca 570 x 570 mm Jumlah kaca 2 lapis
Jarak generator ke kaca 30 mm
3.6.3 Langkah Perancangan adsorber
1. Adsorpsi terbuat dari pelat stainless steel dengan tebal 1 mm. adsorpsi dibentuk sesuai dengan bentuk dan ukuran yang ditentukan. Setelah pelat stainless steel tersebut dipotong dan kemudian di bending bagian pinggirnya ,fin dibentuk juga sesuai dengan ukuran dan di hubungkan dengan las argon. Las argon dipilih supaya hasil sambungan lebih kuat dan terhindar dari kebocoran.
Gambar 3.17 adsorber dengan fin
2. Setelah adsorpsi dibentuk maka adsorpsi diisi dengan kaebon aktif. Karbon aktif diisi sebanyak 8 kg. Setelah karbon aktif diisi, karbon aktif tersebut dipadatkan dengan
cara menekan atau menumbuk karbon aktif tersebut sehingga karbon aktifnya lebih padat.
Gambar 3.18 Mengisi karbon aktif
3. Setelah karbon aktif diisi dan dipadatkan, maka karbon aktif dilapisi dengan kawat nyamuk. Tujuan dari pelapisan kawat nyamuk ini adalah supaya karbon aktif tidak jatuh pada saat adsorpsi dibalikkan dan juga karbon aktif tidak terhisap pada saat proses pemvakuman. Setelah kawat nyamuk dipasang ,maka selanjutnya dipasang balok kayu sebanyak empat buah. Fungsi dari balok kayu adalah sebagai penyokong dari karbon aktif.
Gambar 3.19 pemasangan kawat nyamuk
4. Setelah proses ini, pelat penutup dipasang kemudian dihubungkan dengan menggunakan las argon. Pada adsorpsi ini dilengkapi dengan manometer vakum dan valve yang dipasang pada pipa adsorpsi. Valve berfungsi untuk menutup saluran
setelah proses pemvakuman dan manometer berfungsi untuk melihat tekanan pada adsorpsi. Dengan adanya manometer ini dapat diketahui bocor tidaknya adsorpsi tersebut.
Gambar 3.20 penyambungan pelat adsorber
5. Setelah proses pengelasan, maka adsorpsi dilakukan pengecatan. Adsorpsi dicat dengan warna hitam gelap. Tujuan dari pengecatan ini adalah agar panas dapat diserap adsorpsi dengan sempurna.
3.6.4 Pelaksanaan penelitian
3.6.4.1 Persiapan penenelitian
1). Proses assembling/penyambungan sebelum dilakukan pengujian, komponen dari mesin pendingin dihubungkan/dirangkai antar kondensor dengan evaporator. Pada pipa sambungan dilem dengan baik untuk menghindari kebocoran.
2). Memanaskan adsorpsi selama 5 jam dengan kompor sampai temperatur adsorpsi mencapai 120 oC kemudian termokopel dipasang pada adsorpsi,kondensor dan evaporator. Setelah temperatur dijaga 120 oC, dilakkan pemvakuman adsorpsi selama 15 menit yang berfungsi untuk mengeluarkan gas dan air yang terdapat pada karbon aktif. Setelah pemvakuman kemudian katup adsorpsi ditutup.
3). Kemudian metanol diisi pada evaporator dan katup evaporator ditutup setelah itu, kemudian semua sambungan dihubungkan. Kemudian dilakukan pemvakuman kembali dari katup pembuangan untuk mengosongkan udara yang ada pada pipa-pipa setelah itu katup evaporator dibuka secara pelan. Setelah metanol kelihatan mendidih, pemvakuman dihentikan dan katup buang pun ditutup.
4). Proses adsorpsi (pada malam hari) setelah semua komponen tersambung dengan sempurna dan tidak ada kebocoran, maka dibiarkan temperatur pada adsorpsi turun seiring dengan turunnya temperatur lingkunang. Pada malam hari dengan turunnya temperatur adsorpsi, maka karbon aktif akan menyerap metanol sehingga metanol akan menguap pada evaporator dan naik ke karbon aktif. Dengan penguapan metanol ini maka temperatur evaporator pun
akan turun yang mengakibatkan temperatur air yang ada disekitarnya juga akan turun. Dilakukan pengukuran tekanan setiap 2 jam.
5). Proses desorpsi (pada siang hari) kaca kolektor dipasang dan diisolsi dengan sempurna sehingga tidak ada udara yang mengalir pada adsorpsi. Kotak isolasi dipastikan terisolasi dari semua sisi dengan baik. Kemudian adsorpsi di jemur dibawah matahari. Dengan naiknya temperatur adsorpsi maka diharapkan terjadi proses desorpsi yaitu metanol akan menguap dan mengalir ke kondensor ,pada kondensor uap metanol tersebut mencair dan kembali ke evaporator. Tekanan adsorpsi dicatat setiap dua jam sekali.
