Refrijeran Metanol

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.5 Refrijeran Metanol

Laju aliran massa ( m) = 0,14373 kg/s

Temperatur masuk (𝑇_𝑖𝑛) = 65℃ (diasumsikan) Temperatur keluar (T_𝑜𝑢𝑡) = 35℃ (diasumsikan) Temperatur rata rata sesuai dengan persamaan

T_𝑟 = ^{𝑇𝑖𝑛+T𝑜𝑢𝑡}

Sifat metanol pada suhu 50℃.

μ𝑣 =0,000010335 Pa.s

Menghitung laju aliran perpindahan panas pada evaporator:

 Pada aliran internal

Luas aliran fluida pada persamaan 2.8

𝐴i_𝑎 =^π

4 𝐷𝑖² =^π

4 (0,017)² =2,26. 10⁻⁴ m²

Bilangan Reynold pada persamaan 2.6

R_𝑒 = ^Di.mr

μ.Ai

R_𝑒 = 0,017.0,14373 0,000010335.2,26

R_𝑒=534,311

 Pada aliran eksternal

Dengan asumsi kecepatan angin 1 m/s V = ^ST 4.6. Beban Pendingin Evaporator

Dalam penelitian ini, target metanol hasil dari desorpsi dan adsorpsi yang dihasilkan sebesar 3 liter dalam pengujian satu hari dari pukul 08.00-17.00 dan 17.00-08.00 WIB.

Kalor sensibel yang diperlukan oleh metanol untuk menurunkan suhunya hingga mencapai suhu terendah dihitung dengan rumus:

𝑄_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 =} 𝑉_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙} ρ_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙} 𝐶_𝑝 ∆𝑇 Diasumsikan temperatur pada evaporator :

𝑇_𝑖𝑛 = 65℃

T_𝑜𝑢𝑡 = 35℃

𝑄_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙} = 𝑚_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙} 𝐶_𝑝 ∆𝑇

𝑄_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙} = 2,37kg x 2530 J/kgK (65-35) = 179883 J

Kalor sensibel yang diserap oleh methanol dari air dapat dihitung dengan rumus:

𝑄_𝑎𝑖𝑟 = 𝑉_𝑎𝑖𝑟 𝜌_𝑎𝑖𝑟 𝐶_𝑝 ∆𝑇

= 69 ml x 1000 kg/ 𝑚³ x 4180 J/kg℃ (65-35) 𝑄_𝑎𝑖𝑟 = 8652,6 J

Kalor sensibel yang diserap oleh permukaan plat alumunium evaporator dapat dihitung dengan rumus:

𝑄_𝐴𝑙 = 𝑚_{𝑎𝑙𝑢𝑚𝑢𝑛𝑖𝑢𝑚} C_𝑝 ∆T 𝑄_𝐴𝑙 = 2 (900) (65-35) 𝑄_𝐴𝑙 = 54000 J

Diasumsikan metanol yang menguap sebesar 1 liter

Untuk mengubah 1 liter metanol maka dibutuhkan energi (𝑄𝐿) sebesar:

Diketahui kalor laten untuk metanol L=1168 kJ/kg

𝑄𝐿 = 𝐿_𝑒 𝑥 𝑚

𝑄𝐿 = (1168 kJ/kg) (1 liter) (0,79 kg/l) 𝑄𝐿= 922,72 J

Jadi total kalor yang terpakai pada evaporator sebesar 𝑄_{𝑡𝑒𝑟𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖} = 𝑄_{𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙} + 𝑄_𝑎𝑖𝑟 + 𝑄_𝐴𝑙

𝑄_{𝑡𝑒𝑟𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖} = 179883 + 8652,6 J + 54000 𝑄_{𝑡𝑒𝑟𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖} = 270968,4 J

Jadi total kalor penguapan pada evaporator sebesar 𝑄_{𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑝𝑎𝑛}= 922,72 J

4.7 Efektifivitas Evaporator

Effisiensi yang didapat dari perancangan didapatkan sebesar:

η𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 = ^{𝑄𝑡𝑒𝑟𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖}

𝑄𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑝𝑎𝑛

= ^{𝑄𝑡𝑒𝑟𝑝𝑎𝑘𝑎𝑖}

𝑄𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑝𝑎𝑛

= ^{270968,4 J}

922,72 J

= 29 %

4.8 Temperatur Evaporator dan Air yang Didinginkan

Pengaruh temperatur evaporator dan air yang didinginkan ditunjukkan dalam gambar berikut ini.

Gambar 4.7 Grafik Temperatur Evaporator dan Air yang Didinginkan pada Siklus Pertama (2-3 November 2019)

0 5 10 15 20 25 30 35

17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

Temperatur (°C)

Waktu

Evaporator

Air

Gambar 4.8 Grafik Temperatur Evaporator dan Air yang Didinginkan pada Siklus Kedua (3-4 November 2019)

Gambar 4.9 Grafik Temperatur Evaporator dan Air yang Didinginkan pada Siklus Ketiga (4-5 November 2019)

Ketiga gambar grafik di atas merupakan perbandingan antara evaporator dan air yang didinginkan pada mesin pendingin adsoprsi pada siklus pertama sampai dengan siklus ketiga

17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

Temperatur (°C)

17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

Temperatur (°C)

Waktu

Evaporator

Air

4.9 Kekuatan Material

Kekuatan material atau mekanika bahan merupakan perilaku benda akibat tegangan dan regangan. Kekuatan material memprediksi respon struktur akibat beban dan kerentanannya terhadap berbagai mode kegagalan memperhitungkan sifat bahan seperti yield strength, kekuatan maksimum dan modulus young.

Table 4.1 Kekuatan material bahan^[17]

Modulus of Elasticity Shear Modulus

Metal Alloy

Modulus young menjelaskan elastisitas tarik atau kecenderungan suatu benda untuk berubah bentuk sepanjang sumbu ketika stress berlawanan yang diaplikasikan sepanjang sumbu itu. Modulus geser menjelaskan kecenderungan suatu objek untuk bergeser (deformasi bentuk pada volume konstan) ketika diveri kekuatan yang berlawanan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan untuk penelitian adalah sebagai berikut:

1. Telah dirancang bangun evaporator sebagai bagian alat dari sebuah mesin pendingin siklus adsorpsi dengan dimesin yang menggunakan ukuran luas penampang coldbox 0.153 m² , Volume evaporator 0,133 m² , Volume coldbox 0,5 L sehingga volume metanol pada evaporator sebesar 3 L.

2. Dalam perancangan evaporator menggunakan bahan aluminium dengan modulus elastisitas 10,0.Hasil perancangan evaporator yang telah dirancang memiliki efisiensi efektifitas evaporator sebesar 29 % .

5.2. Saran

1. Penambahan sirip pada evaporator untuk meningkatkan efektifivitas evaporator perpindahan panas evaporator.

2. Diharapkan untuk perancangan selanjutnya agar melakukan variasi pipa evaporator.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ivand Hintingo, Awaludin Martin. 2014. Unjuk Kerja Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Pasangan Karbon Aktif-Metanol Sebagai Adsorben-Adsorbat. Jurnal Online Mahasiswa Fakultas Teknik Universitas Riau.

[2] Weebly. 2014. Evaporative Condensers.

http://agilityrefrigeration.weebly.com/information/evaporative-condenser [3] Safitri, Romadhona. 2016. Pengaruh Konsentrasi Aktivator dan Waktu

Aktivasi Terhadap Kualitas Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa Sawit. Karya Tulis Ilmiah. Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.

[4] Islam, M. Parvez, Morimoto, Tetsuo. 2016. Thermodynamic Performance of A Solar Driven Adsorption System.

http://www.researchgate.net/publicartion/309511343_Thermodynamic_Perf ormance_of_A_Solar_Driven_Adsorption_System (diakses)

[5] Stoecker.WJ, Refrigeran dan PengkondisianUdara. Edisi kedua, Erlangga, Jakarta,1992.

[6] L. Wang, R.Z. Wang, R.G. Oliverira. 2007. A Review on Adsorption Working Pairs for Refrigerant, Renewable, and Sustainabel Energy Review.

http//:www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032108000038 (diakses )

[7] Islam, M. Parvez, Morimoto, Tetsuo. 2016. Thermodynamic Performance of A Solar Driven Adsorption System.

http://www.researchgate.net/publicartion/309511343_Thermodynamic _Performance_of_A_Solar_Driven_Adsorption_System (diakses)

[8] Everychina. 2018. High Pressure Resistance Evaporator Tube.

http://regfrigeationtube.shell.everychina.com/p-99280064-high-pressure- resistance-evaporator-tube-condenser-coils-tubing-seamless-steel-pipe-for-beer-cooler.html (diakses)

[9] Brightbubengineering. 2018. Type of Refrigeration Evaporators.

http://www.brightubengineering.com/hvac/61270-types-of-refrigeration-evaporators

[10] Mammoria D. Cita. 2016. Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Durian Sebagai Adsorben Zat Warna dari Limbah cair Tenun Songket dengan Aktivator NaOH. Karya Tulis Ilmiah. Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.

[11] Hendra, Ryan. 2008. Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Dasar Batubara Indonesia dengan Metode Aktivasi Fisika dan Karakteristiknya. Skripsi.

Fakultas Teknik Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia. Depok [12] Eric W. Lemmon, dkk, NIST Reference Fluid Thermodynamic and Transport

Properties REFPRO. U.S. Department of Commerce, Maryland, 2010.

[13] Incropera, Frank P at al, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Sixth edition, John Wiley & Sons Inc., New York (2007).

[14] Ahablogweb. 2017. Kalor: Pengertian, Teori, Rumus, Satuan, Perpindahan

http://www.ilmudasar.com/2017/10/Penge-Teori-Rumus-Satuan-Perpindahan-Kalor-adalah.html?m=1

[15] Dubinin, M.M (1975) in progress surface and membrane science (ed D.A cadenhead), academic press, NEW YORK

[16] Ecplaza. 2018. Refrigeration Alumunium Finned Evaporator.

http://www.ecplaza.net/offers/refrigeration-alumunium-finned-evaporator_7724407

[17] Ardra.2006.Daftar Table Modulus Elasticity Aluminium

http://www.ardra.net/ daftar table modulus elasticity – aluminium.

[18] ASHRAE Handbook, ”HVAC Systems and Equipment”, American Society of Heating , Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc.,2012

[19] The Free Encyclopedia.htm. Unep; 2006, Peralatan Energi Listrik Menara Pendingin, Pedoman Efisiensi Energi Untuk Industri di Asia.

[20] Anwar, Khairil, dkk. Efek Temperatur Pipa Kapiler Terhadap Kinerja Mesin Pendingin. Jurnal Mekanikal, Vol.1 No.1 Januari 2010. Pp. 30- 39.

[21] Cengel, A. Y. 1989. Heat and Mass Transfer A Practical Approach, Third Edition. Mc Graw-Hill, Book Company, Inc: Singapore

LAMPIRAN DATA PENGUJIAN

Tabel A-1 Proses Pemanasan Awal Kolektor (29 Oktober 2019)

Waktu

Tabel A-2 Proses Adsorpsi Pertama (2 November 2019)

04:30 4,04 3,01 320 23,16 96,4 0,6

05:00 3,67 2,51 640 23,18 96,2 0,6

05:30 3,31 2,26 320 23,20 96,2 0,6

06:00 3,63 2,52 600 23,16 96,2 0,6

06:30 3,89 3,16 320 23,28 96,1 11,9

07:00 4,32 3,50 640 23,44 96 41,9

07:30 5,43 4,03 320 23,48 95,9 108,1

08:00 5,57 5,35 620 26,81 96,3 194,4

Tabel A-3 Proses Desorpsi Pertama (3 November 2019)

Tabel A-4 Proses Adsorpsi Kedua (3 November 2019)

04:30 0,12 -0,01 600 24,17 96,2 0,6

05:00 -0,09 -0,52 340 24,12 96,3 0,6

05:30 0,23 -0,21 640 24,00 96,4 0,6

06:00 1,56 0,51 300 23,88 96,7 0,6

06:30 1,89 1,13 600 23,90 96,9 13,1

07:00 2,26 2,54 300 24,36 96,9 45,6

07:30 2,39 3,26 600 24,96 96,3 79,4

08:00 2,87 4,18 300 25,55 95,5 115,6

Tabel A-5 Proses Desorpsi Kedua (4 November 2019)

Tabel A-6 Proses Adsorpsi Ketiga (4 November 2019)

04:30 1,21 0,21 620 24,19 96,8 0,6

05:00 0,89 0,32 320 24,29 96,8 0,6

05:30 1,45 0,21 640 24,31 96,7 0,6

06:00 1,59 0,67 340 24,12 96,9 0,6

06:30 1,67 0,59 620 24,24 97,0 11,9

07:00 2,25 1,13 300 24,77 96,9 36,9

07:30 2,39 2,54 600 25,89 96,5 111,9

08:00 2,89 3,26 320 27,38 95,0 168,1

Tabel A-7 Proses Desorpsi Ketiga (5 November 2019)