BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.5 Parameter Desain Evaporator
Pada perancangan evaporator terlebih dahulu menentukan jenis fluida yang mengalir dimana fluida pendingin memiliki temperature, tekanan. Perancangan evaporator dimulai dengan menentukan kapasitas pendinginan yang diinginkan ,setelah itu kita dapat menentukan jumlah metanol yang dibutuhkan dalam proses pendingin. Evaporator ini terdiri dari pipa silinder, dengan menggunakan material aluminium karena memiliki kemampuan memindahkan panas yang tinggi, tahan terhadap korosi, tahan terhadap panas,mudah dibentuk, harga terjangkau dan mudah di temukan dipasaran. Pemilihan jenis bahan dan ukuran evaporator didasarkan pada besarnya aliran fluida, dan temperature. Evaporator yang digunakan memiliki sistem pendingin adsorpsi/desorpsi yang digunakan untuk melepas antara karbon dan metanol.
Gambar 3.12. Perbedaan siklus kompresi uap dengan siklus absorpsi
Salah satu keunggulan sistem absorbsi adalah karena menggunakan panas sebagai energi penggerak. Panas sering disebut sebagai energi tingkat rendah (low
level energy) karena panas merupakan hasil akhir dari perubahan energi dan sering kali tidak didaur ulang. Pemberian panas dapat dilakukan dengan berbagai cara, seperti menggunakan kolektor surya, biomassa, limbah, atau dengan boiler yang menggunakan energi komersial.
3.5.1. Aluminium
Pembuatan pola benda merupakan bagian yang penting dalam proses pembuatan evaporator karena itu yang akan menentukan bentuk dan ukuran dari benda. Kekerasan aluminium dapat didefinisikan sebagai ketahanan logam terhadap indentasi.Nilai kekerasan berkaitan dengan kekuatan luluh logam karena selama identasi logam mengalami deformasi plastis.
Ketika melakukan perancangan pada sistem pendingin, parameter penting yang diperlukan adalah melakukan estimasi beban pendingin yang meliputi beban metabolik penumpang, beban kebutuhan udara segar. Untuk dapat melakukan estimasi beban pendingin, diperlukan survei secara mendalam Ketika melakukan perancangan pada sistem pendingin prosedur penting dan menjadi paling utama adalah dengan melakukan kalkulasi radiasi dan beban konduksi dari dinding.[18]. Untuk mendapatkan estimasi beban pendingin, diperlukan survei secara mendalam agar dapat dilakukan analisis yang detil terhadap sumber- sumber beban pendinginan, sehingga dari estimasi tersebut dapat ditentukan jenis peralatan dan energi yang dipergunakan.
Tabel 3.1 Sifat fisik aluminium
Langkah-langkah yang digunakan didalam desain evaporator meliputi: . Penetapan parameter operasi Parameter yang digunakan sebagai data inputan dalam perancangan ini meliputi:
Kondisi udara dengan Tinlet = 65ºC (diasumsikan) Kondisi udara luar Tinlet = 35ºC, (diasumsikan)
3.5.2. Pipa
Dalam menerapkan kode standar desain, kita harus mengerti prinsip dasar dari tegangan pipa dan halhal yang berhubungan dengannya. Tegangan dalam yang terjadi pada pipa di sebabkan oleh tekanan dari dalam pipa, beban luar seperti berat mati dan pemuaian thermal, dan bergantung pada bentuk geometri pipa serta jenis material pipa.
1.Jenis Pipa
secara umum jenis pipa dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu:
a. Jenis pipa tanpa sambungan (pembuatan pipa tanpa sambungan pengelasan).
b. Jenis pipa dengan sambungan (pembuatan pipa dengan pengelasan) 2. Bahan-bahan Pipa Secara Umum
Bahan-banan pipa yang dimaksudkan disini adalah struktur bahan baru pipa yang dapat dibagi secara umum sebagai berikut:
• Carbon steel, Carbon moly, Galvanize, Ferro nikel
• Stainless steel, PVC (paralon) dan Chrome moly 3. Komponen Perpipaan
Komponen perpipaan harus dibuat berdasarkan spesifikasi, standar yang terdaftar dalam simbol dan kode yang telah dibuat atau dipilih sebelumnya. Komponen perpipaan yang dimaksud disini meliputi:
Pipe (pipa), Flange (flens), Fitting (sambungan), Valve (katup), Bolting (baut) dan Gasket.
4. Macam Sambungan Perpipaan
Sambungan perpipaan dapat dikelompokkan sebagai berikut:
a. Sambungan dengan menggunakan pengelasan.
b. Sambungan dengan menggunakan ulir.
5. Diameter, Ketebalan, Schedule
Diameter nominal adalah diameter pipa yang dipilih untuk pemasangan ataupun perdagangan (commodity). Ketebalan dan schedule sangatlah berhubungan, hal ini karena ketebalan pipa tergantung dari pipa itu sendiri. Schedule pipa ini dapat dikelompokkan sebagai berikut:
• Schedule: 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 160.
• Schedule standard.
• Schedule extra strong (XS).
• Schedule double extra strong (XXS)
• Schedule special.
Beban Ekspansi adalah adalah stress yang terjadi akibat adanya perubahan temperatur, jika temperatur naik akan mengakibatkan pemuaian sedangkan jika suhu menurun maka akan terjadi pengkerutan. Pemuaian dan pengkerutan akan mengakibatkan kegagalan dan kebocoran pada sambungan, misalnya sambungan pada pompa, vessel, tank dan lain-lain.
Untuk menganalisis momen tekuk yang terjadi akibat perubahan temperatur maka terdapat teknik tersendiri yang dijadikan penulis sebagai acuan yaitu dengan menggunakan metode Grinnell. Tegangan ekspansi yang terjadi akan dibandingkan dengan tegangan izin bahan, jika tegangan ekspansi yang terjadi lebih kecil dari tegangan izin bahan maka kontruksi sistem pipa tersebut aman. Adapun
langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan menghitung momen tekuk pada sistem perpipaan dengan teknik single plane antara lain.
1. Menentukan titik berat dari setiap komponen pipa dalam satu rangkaian
Untuk pipa lurus, seperti terlihat pada gambardibawah ini.
Gambar 3.14.Posisi titik berat untuk pipa lurus
2. Menenentukan titik pusat (centeroid) untuk satu bidang acuan Untuk pipa lurus, seperti terlihat pada gambar dibawah ini
Gambar 3.15. Momen Inersia satu sumbu dengan orientasi pipalurus Vertikal
Untuk pipa lurus yang tegak lurus dengan bidang, seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Ix = 1,3.L.Y2 Iy = 1,3.L.X2
Gambar 3.16. Momen Inersia satu sumbu dengan orientasi pipa lurus yang tegak lurus dengan bidang acuan.
3.5.3 Methanol
Untuk menentukan massa dan volume methanol yang digunakan dalam penelitian ini dapat diperoleh berdasarkan acuan luas permukaan atas kolektor.
Biasanya massa optimum karbon aktif yang digunakan adalah 20-26 kg untuk kolektor yang memiliki luas permukaan atas 1 m2. Pada penelitian ini, massa karbon aktif yang digunakan adalah 10 kg.
Untuk 10 kg karbon aktif, maka:
Massa metanol maksimum = 26% x 10 kg karbon aktif
= 2,6 kg
= 3,29 liter ( ρ = 0,790 kg/liter)
Pada pengujian ini, digunakan metanol pro-analis sebanyak 3 liter dengan pertimbangan karena karbon aktif yang digunakan adalah karbon aktif dengan kualitas biasa/teknis sehingga volume metanol tersebut diharapkan dapat teradsorpsi dengan maksimal.