METODOLOGI PENELITIAN
3.4 Set-Up Eksperimental
Kolektor yang berisi adsorben karbon aktif (adsorber) dipanaskan sehingga temperatur dan tekanan meningkat yang menyebabkan timbulnya uap desorpsi. Adsorbat dalam bentuk cair akan mengalir ke dalam evaporator. Set-Up eksperimental dapat dilihat seperti gambar 3.9 dan 3.10 berikut ini.
Gambar 3.9. Proses desorpsi mesin pendingin
Proses desorpsi terjadi karena panas yang berasal dari matahari berpindah
akan menimbulkan uap desorpsi. Uap ini akan mengalir ke evaporator melalui pipa-pipa serta kondensor. Uap ini akan berubah fasa menjadi cair di dalam evaporator.
Kemudian adsorber melepaskan panas sehingga adsorber terus mengalami penurunan temperatur dan tekanan yang menyebabkan timbulnya uap adsorpsi.
Adsorbat dalam bentuk uap mengalir dari evaporator ke adsorber. Adsorbat dalam bentuk uap dihasilkan dari proses penyerapan kalor oleh adsorbat dari lingkungannya sebesar kalor laten penguapan adsorbat tersebut. Proses ini berlangsung pada tekanan saturasi yang rendah sehingga penyerapan kalor berlangsung pada temperatur yang rendah pula. Proses tersebut dinamakan adsorpsi.
Gambar 3.10. Proses adsorpsi mesin pendingin
3.5 Dimensi Komponen Utama Mesin Pendingin Adsorpsi 3.5.1 Kolektor
3.5.1.1 Adsorber
Adsorber merupakan tempat dari adsorben karbon aktif. Adsorber digunakan untuk menangkap panas dari radiasi matahari pada saat proses desorpsi berlangung.Adsorber terbuat dari bahan stainless steel dengan ketebalan 1 mm dengan luas permukaan 1 m2.
Gambar 3.11. Model kolektor
Adsorber disambungkan dengan tiga pipa berukuran ¾ inch stainless steel, pipa yang pertama (dari kiri kekanan) dihubungkan langsung ke evaporator sedangkan pipa yang ketiga dihubungkan ke kondensor,dan d ari kondensor dihubungkan lagi ke evaporator. Pipa pertama dan ketiga memiliki fungsi yang
50 mm 1000 mm
1000 mm
berbeda, yaitu satu untuk proses adsorpsi dan satu lagi untuk desorpsi.Sedangkan pipa yang kedua atau pipa yang ditengah hanya terhubung pada adsorber saja karena fungsi dari pipa ini ialah untuk proses pemvakuman pada saat proses desorpsi berakhir.
Gambar 3.12. Ruang bagian dalam adsorber Keterangan gambar:
Tebal pelat : 1 mm
Tebal fin : 1 mm
Jarak antar fin : 46,57 mm
Tinggi fin : 35 mm
Jumlah fin : 20 buah
Tinggi adsorber : 50 mm Diameter pipa (Ø ) : ¾ inch
3.5.1.2 Kotak Insulasi Adsorber
Kotak isolasi adalah lapisan beberapa isolator (rockwool, busa hitam, styrofoam, triplek)yang membentuk kotak sebagai tempat generator/
kolektor sehingga panas yang diserap kolektor tidak terbuang ke luar.
Gambar 3.13a. Model kotak isolasi adsorber
Gambar 3.13b. Dimensi kotak isolasi adsorber
Bahan : triplek, busa hitam, styrofoam, rockwool Ukuran kotak : 1135 mm x 1135 mm x 240 mm
3.5.1.3 Kaca Penutup Kolektor
Kaca penutup kolektor berfungsi untuk menangkap radiasi matahari sekaligus mengurung panas ke kolektor dan mengurangi kehilangan panas yang keluar dari bagian atas kolektor.
Triplek Busa Hitam
Styrofoa m
Rockwoo l
Ruang Kolektor
Triplek 12 mm Busa Hitam 20 mm
Styrofoam 20 mm Rockwool 15,5 mm
Gambar 3.14. Model kaca kolektor Spesifikasi:
Tebal kaca : 8 mm
Ukuran kaca : 1040 x 1040 mm
Jumlah kaca : 2 lapis
Jarak generator ke kaca : 40 mm Jarak antar kaca : 20 mm
3.5.2 Kondensor
Kondensor terdiri dari 17 buah sirip yang terbuat dari bahan stainless steel dengan ukuran sirip 395 mm x 100 mm dan tebal plat 1 mm. Udara disirkulasikan ke sirip kondensor sehingga uap refrigeran yang berada di dalam pipa akan memindahkan panas ke udara pendingin (udara lingkungan) melalui permukaan sirip tersebut.
Gambar 3.15. Model kondensor
3.5.3 Evaporator
Salah satu komponen utama mesin pendingin adsorpsi adalah evaporator. Evaporator dibuat sesuai dengan kapasitas metanol yang mampu diserap oleh karbon aktif (secara teoritis) pada generator (adsorber). Evaporator terbuat dari bahan stainless steel dengan tebal 1 mm.
Gambar 3.16. Model evaporator
Ini adalah gambar dari model evaporator yang digunakan pada penelitian ini, evaporator disambungkan dengan 3 buah pipa ¾ inchstainless steel. Pipa pertama (dari kiri kekanan) dihubungkan langsung ke absorber sebagai saluran adsorbsi sedangkan pipa ketiga dihubungkan ke kondensor
sebagai saluran desorpsi. Sedangkan pipa yang di tengah untuk pengisian metanol setelah proses assembling selesai.
Gambar 3.17. Ukuran evaporator (dalam cm)
3.5.3.1 Wadah Air
Dalam penelitian ini media yang didinginkan adalah air. Air ditampung di dalam sebuah wadah dan diletakkan di dalam kotak insulasi.
Ukuran wadah air disesuaikan dengan ukuran evaporator dan kapasitas air yang akan didinginkan. Wadah ini terbuat dari bahan besi dengan tebal 1 mm.
3.5.3.2 Kotak Insulasi Evaporator
Kotak insulasi evaporator merupakan sebuah kotak dimana evaporator dan wadah air ditempatkan.Fungsi utama kotak insulasi ini adalah untuk menghambat laju perpindahan panas dari lingkungan ke dalam sistem.
Gambar 3.19. Kotak insulasi evaporator
Sesuai dengan persamaan 2.4, faktor yang paling penting dalam insulasiyaitu konduktivitas termal bahan. Semakin rendah konduktivitas termal suatu bahan maka semakin kecil panas yang dapat dialirkan per satuan waktu, demikian pula sebaliknya. Oleh karena itu bahan insulasi
Berikut merupakan tabel konduktivitas termal bahan yang digunakan untuk kotak insulasi.
Tabel 3.2 Konduktivitas Termal Bahan Insulasi[12]
3.6 Langkah Pembuatan Mesin Pendingin Adsorpsi 3.6.1 Pembuatan Kolektor (Adsorber)
Langkah-langkah pembuatan kolektor adalah sebagai berikut:
1. Pelat dipotong sesuai dengan ukuran desain awal
2. Pelat dibentuk menjadi sebuah kotak stainless dengan proses pembendingan 3. Dilakukan pengelasan agar tidak ada sedikitpun celah udara masuk atau
keluar kolektor sekalihus dengan pemasangan fin (sirip), sedangkan sisi bawah kolektor merupakan bagian terakhir yang dilas karena kotak harus diisi karbon aktif terlebih dahulu. Proses pengelasan menggunakan las argon karena pelat yang digunakan berbahan stainless steel sehingga sambungan las lebih kuat dan menghindari adanya kebocoran
4. Setelah adsorber dibentuk, maka adsorber diisi dengan adsorben. Adsorbe Karbon aktif dituangkan merata dan dipadatkan sampai batas tinggi fin.
Jumlah adsorben yang bisa dimasukkan adalah 18,5 kg karbon aktif teknis.
Bahan k (W/m.K)
Rockwool 0.045
Styrofoam 0.040
Busa Hitam 0.033
Triplek 0.120
Gambar 3.20. Karbon aktif dimasukkan ke adsorber
5. Setelah proses pengisian adsorben selesai, maka adsorben dilapisi dengan kawat kasa berbahan stainless. Tujuannya agar adsorben tidak jatuh pada saat adsorber dipasang ke mesin pendingin dan pada saat proses pemvakuman adsorben tidak ada yang terhisap oleh pompa vakum, sehingga adsorben tidak ada yang terbuang.
Gambar 3.21. Pemasangan Kawat Kasa
6. Setelah jaring kawat terpasang dengan baik, maka adsorber pun ditutup dengan plat penutup adsorben yang dilengkapi dengan tiga buah pipa
stainlessyang sudah dipasang katup/ valve. Salah satu pipa dilengkapi dengan manometer untuk mengukur tekanan pada adsorber.
7. Setelah semua bagian dari adsorber dilas, dilakukan tes kebocoran adsorber menggunakan pompa vakum. Caranya adalah dengan menurunkan tekanan di dalam adsorber menggunakan pompa vakum sampai angka vakum tertentu, kemudian katup adsorber ditutup dan pompa vakum dimatikan.
Adsorber dibiarkan selama beberapa jam untuk memastikan apakah tekanan tetap atau naik. Apabila tekanan mengalami kenaikan maka dipastikan adsorber mengalami kebocoran, dan apabila tekanan tetap maka adsorber tidak bocor dan siap digunakan. Setelah dipastikan tidak ada kebocoran pada adsorber, langkah selanjutnya adalah proses pengecatan ad sorber.
Warna yang dipilih adalah warna hitam kabut (doff).
Gambar 3.22. Adsorber dicat hitam doff
Gambar 3.23. Bagian bawah Adsorber
3.6.2 Modifikasi Insulasi dengan Kaca Penutup
Langkah – langkah pembuatan ulang insulasi absorber sebagai berikut : 1. Kotak insulasi lama dibongkar dan diukur kembali untuk dilakukan
pembetukan ulang sesuai ukuran yang ditentukan.
2. Sisi-sisi samping insulasi lama yang sudah dibongkar dipotong sesuai ukuran.
3. Setelah dipotong sisi-sisi tersebut dipasang lagi dan setiap sudut sambungan sisi dipasang siku dengan tujuan supaya insulator dapat lebih kuat menahan beban bingkai dan kaca penutup yang akan diletakkan diatas insulasi tersebut.
4. Setelah insulasi tepasang kembali, kolektor dimasukkan ke dalam kotak insulasi dan dirapikan agar posisi kolektor sesuai.
5. Kemudian bingkai dan kaca penutup diletakkan diatas insulasi yang berisi kolektor dan dirapikan agar sejajar dengan posisi insulasi serta kolektor.
6. Lalu setelah bingkai dan kaca penutup terletak pada posisinya, dipasang engsel di salah satu dari bingkai dan insulator kolektor tersebut, setelah itu engsel dibaut dengan kencang. Kemudian pada tahap akhir, adsorber diangkat dan diposisikan pada rangka mesin pendingin.
Gambar 3.25. Adsorber siap digunakan 3.6.3 Pembuatan Kondensor
Langkah – langkah pembuatan kondensor sebagai berikut :
1. Langkah yang pertama dilakukan adalah pemotongan pelat untuk pembuatan sirip-sirip kondensor. Pelat dipotong sesuai dengan ukuran sirip yang telah dirancang. Jumlah sirip adalah 17 buah dengan ukuran 395 mm x 100 mm.
2. Setelah bahan selesai dibentuk maka dilakukan penyatuan bahan-bahan tersebut dengan cara dilas. Las yang digunakan adalah las argon.
Gambar 3.26. Proses pengerjaan Kondensor
3. Setelah proses pengelasan selesai dilakukan, maka proses finishing dilakukan dengan mengecek apakah kondensor mengalami kebocoran atau tidak dengan proses pemvakuman. Untuk mencegah terjadinya kebocoran, bagian-bagian yang rentan mengalami kebocoran misalnya sambungan antara pipa pipa kondensor di lem dengan lem dextone.
3.6.4 Pembuatan Evaporator
Langkah – langkah pembuatan ulang insulasi absorber sebagai berikut : 1. Langkah awal pembuatan evaporator adalah pemotongan pelat sesuai
dengan ukuran evaporator yang telah dirancang. Setelah itu pelat dibending untukmembentuk bagian alas permukaan evaporator.
2. Setelah evaporator selesai dibentuk, langkah selanjutnya adalah pembuatan pelampung untuk indikator volume metanol. Dengan mengelas 2 batang stainless steel sebagai jalur pelampung.
Gambar 3.27. Pembuatan pelampung untuk indikator volume
3. Langkah selanjutnya adalah proses pengelasan 3 pipa silinder dan 1 pipa kotakpada bagian atas evaporator.
4. Setelah semua selesai dilas, maka langkah selanjutnya adalah memasang Laser Distance Meter pada bagian atas pipa kotak.
5. Setelah semua terpasang, dilakukan pengecekan seluruh bagian dari evaporator serta dilakukan tes kebocoran dengan menggunakan proses pemvakuman.
Gambar 3.28. Evaporator siap digunakan