A. INTENSITAS RADIASI MATAHARI YANG TERUKUR PYRANOMETER
Lampiran A.1 Intensitas Radiasi Matahari Hari I (26 November 2015)
B. DATA TEMPERATUR
Lampiran B.1 Data Pemanasan Awal Hari Pertama (26 November 2015)
14:15 -46.1 25.9 25.7 28.6 36.8 55 71.9 47.5 32.64
Lampiran B.2 Data Adsorpsi Hari Pertama (26-27 November 2015)
05:00 -49.9 13.6 13.3 23.2 23.5 22.8 22.5 23.1 24.44
Lampiran B.3 Data Desorpsi Hari Kedua (27 November 2015)
16:00 -44.8 16.6 16.4 28.2 30.9 52 57.4 32.8 31.05
Lampiran B.4 Data Adsorpsi Hari Kedua (27-28 November 2015)
06:50 -50.3 18.5 18 22.2 22.5 22.9 23.5 22.2 24.68 06:55 -50.3 18.3 17.9 22.2 22.6 22.9 23.6 22.2 24.66 07:00 -50.3 18.7 17.9 22.8 22.7 22.6 23.6 22.2 24.68
Lampiran B.5 Data Desorpsi Hari Ketiga (28 November 2015)
14:00 -45.6 21 20.8 27.6 28.3 41.8 52.3 37.7 27.97
Lampiran B.6 Data Adsorpsi Hari Ketiga (28-29 November 2015)
Waktu (WIB) Te1(⁰C) Te2(⁰C) Tw(⁰C) To(⁰C) Ti(⁰C) Tpb(⁰C) Tpa(⁰C) Tc(⁰C) T∞(⁰C)
17:00 -46.6 22.3 21.5 26.9 27.4 41.2 44.5 30.5 27.25 17:05 -46.5 22.5 22.1 26.9 27.2 41.1 44.7 30.1 27.2
04:45 -50.3 22.4 22.8 23.7 23.2 25.7 25.4 22.8 23.2 04:50 -50.3 22.4 22.4 23.6 23.1 25.6 25.4 22.8 23.22 04:55 -50.3 22.4 22.5 23.6 23.2 25.3 25.3 22.8 23.17
05:00 -50.2 22.1 22.2 23.6 23 25.5 24.8 22.7 23.2
05:05 -50.4 22.6 22.1 23.6 23 25.6 25.2 22.7 23.17
05:10 -50.4 22.4 22.7 23.6 23.1 25.6 25.2 22.7 23.2 05:15 -50.4 22.4 22.7 23.5 23.2 25.4 25.4 22.7 23.27
05:20 -50.3 22.2 22.3 23.5 23.4 25.3 25 22.7 23.22
05:25 -50.5 22.4 22.7 23.5 23 25.5 25.2 22.7 23.27
05:30 -50.4 22.4 22.5 23.5 22.9 25 25.2 22.6 23.17
05:35 -50.4 22.3 22.6 23.5 22.8 25 25.1 22.6 22.74
05:40 -50.4 22.1 22.1 23.5 22.8 25 24.6 22.6 22.4
05:45 -50.4 22.3 22.5 23.4 22.8 24.7 25 22.6 22.21
05:50 -50.5 22.2 22.3 23.4 22.7 24.7 24.9 22.5 22.38 05:55 -50.5 22.3 22.5 23.3 22.7 24.9 24.7 22.5 22.4
06:00 -50.5 22 22 23.3 22.6 24.8 24.6 22.4 22.57
06:05 -50.5 22.4 22.4 23.2 22.6 24.8 24.6 22.4 22.67 06:10 -50.5 22.3 22.1 23.1 22.5 24.7 24.7 22.3 22.64 06:15 -50.4 22.3 22.3 23.1 22.5 24.8 24.5 22.3 22.62 06:20 -50.5 22.2 22.1 23.1 22.4 24.8 24.6 22.2 22.59
06:25 -50.6 21.9 22 23 22.4 24.9 24.6 22.2 22.64
06:30 -50.6 21.9 21.9 23 22.4 24.5 24.1 22.2 22.64
06:35 -50.6 22.1 22.1 23 22.3 24.5 24.5 22.1 22.64
06:40 -50.6 22.1 22.1 22.9 22.3 24.3 24.2 22.1 22.64 06:45 -50.5 22.1 21.5 22.9 22.3 24.5 24.2 22.1 22.69 06:50 -50.5 22.1 22.1 22.9 22.8 24.5 24.4 22.1 22.67
06:55 -50.5 22 22 22.9 22.2 24.4 24.2 22 22.71
C. DATA TEKANAN VAKUM PENGUJIAN
Lampiran C.1 Tekanan Vakum Proses Pemanasan Awal
Catatan: 1 cmHg = 1,33322 kPa
Lampiran C.2 Tekanan Vakum Proses Adsorpsi Hari I
22.00 -69.5 -92.6588 -69.0 -91.9922
Catatan: 1 cmHg = 1,33322 kPa
Lampiran C.3 Tekanan Vakum Proses Desorpsi Hari II
16.30 -33.0 -43.9963 -33.0 -43.9963
17.00 -32.5 -43.3297 -32.5 -43.3297
Catatan: 1 cmHg = 1,33322 kPa
Lampiran C.4 Tekanan Vakum Proses Adsorpsi Hari II
Waktu
Catatan: 1 cmHg = 1,33322 kPa
Lampiran C.5 Tekanan Vakum Proses Desorpsi Hari III
7.30 -44.5 -59.3283 -44.5 -59.3283
Catatan: 1 cmHg = 1,33322 kPa
Lampiran C.6 Tekanan Vakum Proses Adsorpsi Hari III
2.00 -28.0 -37.3302 -27.0 -35.9969
2.30 -29.5 -39.3300 -28.0 -37.3302
3.00 -30.0 -39.9966 -29.0 -38.6634
3.30 -30.5 -40.6632 -30.0 -39.9966
4.00 -31.0 -41.3298 -30.5 -40.6632
4.30 -31.5 -41.9964 -31.0 -41.3298
5.00 -31.5 -41.9964 -31.5 -41.9964
5.30 -31.0 -41.3298 -31.5 -41.9964
6.00 -30.5 -40.6632 -30.5 -40.6632
6.30 -30.0 -39.9966 -30.5 -40.6632
7.00 -29.5 -39.3300 -30.0 -39.9966
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Pons, M.,J.J.Guilleminot.1986. Design of a solar powered solid adsorption
ice-maker. ASME J. of Solar Engineering
[2]
https://id.wikipedia.org/wiki/Indonesia/letak_geografis_Medan
[3]
Tulus B.Sitorus, Farel H.Napitupulu, Himsar A. April 2014. Korelasi
Temperatur Udara dan Intensitas Radiasi Matahari Terhadap Peformansi
Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi Tenaga Matahari
(JurnalIlmiahTeknikMesin). Medan:Universitas Sumatera Utara [4]
Himsar Ambarita. Juni 2011. Producing Cooling From Solar Energy by
Using Adsorption Cycle With Activated Carbon and Methanol Pair (Jurnal
Dinamis, Vol.I, No.9). Medan:Machanical Engineering Department,
University of Sumatera Utara [5]
Duffie ,J. A, and Beckman, W.A.2013.Solar Engineering of Thermal
Processes.4rd Edition. A Wiley-Interscience Publication, New York:John
Wiley and Sons, Inc. [6]
Abdi Zentra, A.M. 2015.Pengujian Kemampuan Adsorpsi dari Adsorben
Alumina Aktif untuk Mesin Pendingin Tenaga Surya (Skripsi). Medan:
Universitas Sumatera Utara [7]
Andi Taufan, Nasruddin.2013. Rancang Bangun dan Pengujian Sistem
Pendingin Adsorpsi dengan Dua Adsorber (Skripsi).Depok:Universitas
Indonesia [8]
Aditya P. dan Stephanie A.2014. Pemodelan Perpindahan Massa Adsorpsi
Heterogeneous Surface Diffusion Model. Bandung:Universitas Katolik
Parahyangan [9]
Seader,J.D., Henley,E.J.1998. Separation Process Principles. New York,
John Wiley & Sons, Inc. [10]
Othmer,Kirk.1992. Encyclopedia of Chemical Technology:Bearing
Materials to Carbon‖,4th ed., USA, John Wiley and Sons, Inc.
[11]
https://id.wikipedia.org/wiki/Indonesia/pic_karbonaktif
[12]
Purba, Oloan., (2013). Pembuatan Alat Penguji Kapsitas Adsorpsi pada
Mesin Pendingin Adsorpsi Dengan Menggunakan Adsorben Karbon Aktif.,
Skripsi, Fakultas Teknik, USU, Medan. [13]
N.N. Adsorption (ppt). Aerosol & Particular Research Lab. 6 April 2016 [14]
https://id.wikipedia.org/wiki/Indonesia/methanol
[15]
https://id.wikipedia.org/wiki/Indonesia/pic_methanol
[16]
Methanex Corporation.September 2006. Technical Information & Safe
Handling Guide for Methanol.
[17]
Holman, J.P., Perpindahan Panas, Penerbit Erlangga, Jakarta Pusat [18]
Incropera, F.P.,dkk.2011. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th
Edition. A Wiley-Interscience Publication, New York:John Wiley and Sons,
Inc. [19]
Yunus, A. Cengel. 2002. Heat Transfer A Practical Approach, 2th Edition.
McGraw-Hill, Book Company, Inc: Singapura [20]
Buchori, L. Perpindahan Panas (Heat Transfer), (Diktat Kuliah). Semarang:
Jurusan Teknik Kimia, Universitas Diponegoro [21]
Menggunakan Tenaga Matahari (Skripsi Sarjana). Medan:Universitas
Sumatera Utara [22]
Wang, K. 2011. Adsorption Refrigeration. ASHRAE Journal September
2011 [23]
https://id.wikipedia.org/wiki/Indonesia/pic_kolektor_plat datar
[24]
Himawan, T.R. 2013 Mechanical Engineering.
http://himawantriraharjo.blogspot.co.id/2013/03/pengertiankondensor.html,
5 Februari 2015 [25]
Himsar Ambarita. 2012.Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara
(BukuKuliah).Medan: Universitas Sumatera Utara [26]
Anyanwu,E.E.,Ezekwe, C.I.2003. Design, construction and test run of solid
adsorption solar refrigerator using activated carbon/metanol, as
adsorbent/adsorbate pair. Energy Conversion and Management 44:2003
[27]
Grenier P.H, J. J. Guilleminot, F. Meunier, M. Pons. Solar powered solid
adsorption cold store. Journal of Solar Energy-Transaction American
Society of Mechanical Engineering. 110 (1988) 192-197. [28]
Sakoda A, M. Suzuki. Simultaneous transportation of heat and adsorbate in
closed type adsorption cooling system utilizing solar heat. ASME Journal of
Solar Energy Engineering. 108 (1986) 239-245. [29]
Li M, R. Z. Wang, Y. X. Xu, J. Y. Wu, A. O. Dieng. Experimental study on
dynamic performance analysis of flat-plate solar solid-adsorption
refrigeration for ice maker. Renewable Energy, 27 (2002) 211-221.
[30]
Mahesh, A.2010. Investigation of solar vacuum tubes assisted solid
pp.190. [31]
Rina Sugiarti. Analisis Regresi dan Korelasi, Statistika 2. Yogyakarta:
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1Waktu dan Tempat Penelitian
3.1.1Waktu Penelitian
Waktu penelitian berlangsung kurang lebih selama enam bulan yang
berlangsung dalam beberapa tahap yaitu tahap pembuatan dan assembly
komponen (25 Mei 2015 – 15 November 2015), tahap pengujian (16 November
2015 – 19 November 2015 untuk kolektor 0o yang dilakukan oleh rekan satu tim
lainnya dan 26 November 2015 – 29 November 2015 untuk kolektor dengan
kemiringan sudut kolektor 30o).
3.1.2Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Pendingin dan Lantai IV
Departemen Teknik Mesin, USU.
Gambar 3.1 Tempat Pengujian
S U
T B
15 m
Lantai keempat
Lantai ketiga
Lantai kedua
Lantai pertama
3.2Alat dan Bahan yang Digunakan
3.2.1Alat
Alat-alat yang digunakan selama proses penelitian adalah sebagai berikut:
a. Pace XR5 Data Logger
Pace XR5 data logger digunakan sebagai alat pencatat dan storage data
temperatur selama pengujian.
Gambar 3.2 Pace XR5 Data Logger
Tabel 3.1 Spesifikasi Pace XR5 Data Logger
Buatan Amerika Serikat
Tipe XR5-SE-M-20mV
Jumlah terminal sensor 8 chanel
Tipe Lithium, AA size, 3.6 volt, memerlukan 2 baterai
b. HOBO Micro Station
HOBO Micro Station adalah sebuah alat pencatat microclimates multi
channel (intensitas radiasi surya, temperatur lingkungan, 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 dengan
spesifikasi :
-40o– 70oC dengan baterai litium
Input Sensor : 3 buah sensor pintar multi channel monitoring
Ukuran : 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
Berat : 0,36 kg
Memori : 512K Penyimpanan data nonvolatile flash.
Interval Pengukuran : 1 detik – 18 jam
Akurasi waktu : 0 sampai 2 detik untuk titik data pertama dan ±5 detik
untuk setiap minggu pada suhu 25oC .
Gambar 3.3 HOBO Micro Station
Keterangan :
1. Ambient Measurement Apparatus
Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur lingkungan sekitar (oC).
Tabel 3.2 Spesifikasi Measurement Apparatus
Rentang pengukuran -40 °C to 125 °C (-40 °F to 257 °F)
Akurasi ±0,22 °C at 25 °C (±0.4 °F at 77 °F)
Resolusi 0,02 °C @ 25 °C (0,04 °F @ 77 °F)
Penyimpangan 0,05 °C/yr + 0,1 °C/1000 hrs above 100 °C
Waktu Respon Water: 3,5 minutes to 90%
Akurasi Waktu :±2 Minutes per Month at 25 °C (77 °F)
Sampling Rate 1 Second to 18 Hours
Kapasitas penyimpanan data 43,000 12-bit Samples/Readings
Konstruksi housing 316L Stainless Steel with O-ring seal
Tekanan/kedalaman kerja 2200 psi (1500 m/4900 ft) maximum
Lingkungan kerja Air, Water, Steam (0 to 100% RH)
Berat 72 gram
Dimensi 10,1 cm long x 1,75 cm diameter
2. Pyranometer
Alat ini digunakan untuk mengukur intensitas radiasi surya pada suatu
lokasi (W/m2).
Tabel 3.3 Spesifikasi Pyranometer
Parameter pengukuran Intensitas radiasi dengan interval 1 detik
Rentang Pengukuran 0 sampai 1280 W/m2
Temperatur kerja Temperatur: -40° C to 75 °C (-40° F to 167 °F)
Akurasi ± 10,0 W/m
2 or ± 5%. Tambahan temperatur error 0,38
W/m2/°C from 25 °C (0,21 W/m2/°F from 77 °F)
Resolusi 1,5 W/m2
Penyimpangan < ± 2% per Year
Panjang kabel 3 meter (9,8 ft)
Berat 120 gram
Dimensi 41 mm Height x 32 mm Diameter (1 5/8" x 1 1/4")
3. Wind Velocity Sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin (m/s).
Tabel 3.4 Spesifikasi Wind Velocity Sensor
Parameter pengukuran Kecepatan angin rata-rata Kecepatan angin tertinggi
Data Channels 2 Channel, 1 Port
Rentang pengukuran 0 to 45 m/s (0 to 100 mph)
Akurasi ±1.1 m/s (2.4 mph) atau 4%
Resolusi 0,38 m/s (0,85 mph)
Ambang batas awal 1 m/s (2,2 mph)
Kecepatan angin maksimum 54 m/s (120 mph)
Radius pengukuran 3 Meter
Housing 3 buah Anemometer dengan bantalan Teflon
Bearings dan poros Hardened Beryllium
Panjang kabel 3,0 Meters (10 ft)
Dimensi 190 cm x 51 cm (7,5" x 3,2")
Berat 300gram (10 oz)
4. T and RH Smart Sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban (%).
Tabel 3.5 Spesifikasi T dan RH Smart Sensor
Channel 1 Channel kelembapan
Rentang pengukuran -40 °C - 100 °C (-40 °F - 212 °F)
Akurasi < ±0.2 °C - 0 °C sampai 50 °C
(< ±0.36 °F @ 32 °C - 122 °F)
Resolusi < ±0,03 °C dari 0 °C - 50 °C
(< ±0,054°F dari 32°F - 122°F)
Penyimpangan < ±0,1 °C (0,18 °F)/tahun
Waktu Respon kurang 2,5 Menit sampai RH 90%
dalam 1 m/det gerakan udara
Housing Stainless Steel Sensor Tip
Pilihan operasi pengukuran Tersedia
Kondisi Lingkungan Kabel dan Sensor Tahan air
selama 1 tahun dengan Temperatur sampai 50 °C
Berat w/ 17 Meter Cable: 880 grams (12,0 oz)
c. Pompa Vakum
Pompa vakum digunakan saat proses pemvakuman sistem yang
bertujuan untuk mengeluarkan sisa-sisa kotoran dan uap air sekaligus
menurunkan tekanan sistem.
Gambar 3.4 Pompa Vakum
Tabel 3.6 Spesifikasi pompa vakum
Merek ROBINAIR
Model No. 15601
Kapasitas 142 l/m
Daya motor ½ hp
d. Thermocouple
Berfungsi sebagai sensor temperatur. Thermocouple yang digunakan
adalah thermocouple type J.
Tabel 3.7 Spesifikasi thermocouple type J:
J type thermocouple
Temperatures Above XR5 ambient
Thermocouple Lead Connections: Red: C terminal; White: Channel #
Model Range Max. Temp. Max. Error Approx. resolutions
XR5-SE-20mv 0-10mv 165
oC (329oF) 1.1oC (2.0oF) 0.05oC (0.1oF)
0-20mv 350oC (662oF) 2.7oC (4.9oF) 0.1oC (0.2oF)
XR5-SE-50mv 0-25mv 435
oC (815oF) 2.4oC (4.3oF) 0.1oC (0.2oF)
0-50mv 760oC (1400oF) 6.6oC (12oF) 0.2oC (0.4oF)
Temperatures Below XR5 ambient
Thermocouple Lead Connections: Red: C terminal; White: Channel #
Model Range Max. Temp. Max. Error Approx. resolutions XR5-SE-20mv 0-10mv -130oC (-202oF) 1.1oC (2.0oF) 0.05oC (0.1oF)
0-20mv -130oC (-202oF) use 0-10mv range
XR5-SE-50mv 0-25mv -130oC (-202oF) 2.4oC (4.3oF) 0.1oC (0.2oF)
0-50mv -130oC (-202oF) Use 0-25mv range
e. Manometer Vakum
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan vakum sistem.
Gambar 3.6 Manometer Vakum
Tabel 3.8 Spesifikasi manometer vakum
Buatan Jepang
Max tekanan 0 CmHg
Min tekanan -76 CmHg
f. Katup
Katup ini berfungsi sebagai pengatur aliran refrigeran pada alat penguji
ketika pengujian berlangsung. Pada pengujian ini digunakan katup sebanyak
enam buah dimana dua pasang sebagai katup pipa adsorpsi – desorpsi, satu
untuk katup pemvakuman dan satu lagi untuk katup pengisian metanol.
Gambar 3.7 Katup
g. Laptop
Digunakan untuk menyimpan dan mengolah data yang telah didapatkan
dari Hobo Microstation data logger dan Pace XR5 Data Logger.
Gambar 3.8 Laptop
3.2.2Bahan
Bahan-bahan yang digunakan selama proses penelitian adalah sebagai
berikut:
2. Pipa stainless steel ½ inch 1 meter
3. Pipa stainless steel ¾ inch 1 meter
4. Pipa pvc ½ inch 1 meter
5. Pipa aluminium H dan persegi
6. Katup/valve pvc 1 buah
7. Manometer vakum 2 buah
8. Karbon aktif teknis (batok kelapa) 25 kg
9. Methanol Pro Analis (kemurnian 99.9%) 5 liter
10.Rockwall secukupnya
11.Selang karet ¾ inch 2 meter
12.Busa hitam 3 lembar 1x1 meter
13.Styrofoam 2 cm 3 lembar 1x1 meter
14.Lem Dextone, lem Isarplas, lem Red Silicon secukupnya
15.Triplek 1 lembar
16.Paku 1 – 2 inch 1/2 kg
17.Kaca transparan tebal 5 mm 2 lembar 1,04 x 1,04 meter
18.Pelat besi siku 5 cm x 5 cm
19.Cat semprot hitam doff tahan panas 1 liter
20.Cat minyak warna putih ¼ liter
21.Kawat kasa 1x1 meter
22.Isolasi secukupnya
23.Seltip secukupnya
3.3Dimensi Utama Komponen Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi
3.3.1Kolektor
Berikut model dan dimensi dari kolektor dapat dilihat pada gambar di
bawah ini:
(a) (b)
Gambar 3.9 Dimensi utama kolektor
Gambar 3.10 Ruang bagian dalam kolektor
Fin Pelat Stainless
Steel Penyangga
kain kasa 1000 mm
1000 m
m 100 mm
200
mm
Saluran adsorpsi
Saluran vakum
Tabel 3.9 Spesifikasi kolektor
3.3.2Kotak Insulasi Kolektor
Kotak insulasi adalah lapisan yang tersusun secara seri dari beberapa
bahan isolator seperti rockwool, busa hitam, styrofoam, dan triplek yang
membentuk kotak dan disesuaikan dengan dimensi kolektor sehingga panas
yang diserap kolektor tidak banyak terbuang.
Gambar 3.11 Kotak insulasi kolektor
Dimensi luar 1000 mm x 1000 mm x 100 mm
Material utama stainless steel
Tebal pelat stainless 1 mm
Dimensi fin kolektor 997,6 mm x 60 mm
Tebal fin 1 mm
Jarak antar fin 46,57 mm
Jumlah fin 20
Diameter pipa kolektor (Ø ) ¾ inch
Dimensi kain kasa 997,6 mm x 997,6 mm
Tebal penyangga kain kasa 20 mm
Rockwool
Busa hitam
Styrofoam
Tabel 3.10 Spesifikasi kotak insulasi kolektor
3.3.3Kaca (cover) penutup kolektor
Kaca penutup kolektor berfungsi untuk meneruskan radiasi matahari
sekaligus memberikan efek rumah kaca pada kolektor sehingga panas radiasi
matahari terperangkap lebih lama dalam kolektor.
Gambar 3.12 Kaca Penutup Kolektor
Tabel 3.11 Spesifikasi kaca (cover) penutup kolektor
Dimensi luar 1135 mm x 1135 mm x 240 mm
Material utama Triplek (plywood), busa hitam, Styrofoam, rockwool
Tebal tripek (plywood) 12 mm
Tebal busa hitam 15 mm
Tebal styrofoam 20 mm
Tebal rockwool 20 mm
Dimensi luar 1111 mm x 1111 mm
Tebal kaca 5 mm
Dimensi kaca 1040 mm x 1040 mm
Jumlah lapis kaca 2
Jarak antar kaca 23 mm
3.3.4Kondensor
Gambar 3.13 Model kondensor
Tabel 3.12 Spesifikasi kondensor
3.3.5Evaporator
Evaporator terbuat dari stainless steel dan didesain sesuai dengan volume
metanol yang akan digunakan. Design evaporator ditunjukkan pada gambar
berikut:
Material Stainless Steel
Tinggi kondensor 400 mm
Lebar kondensor 400 mm
Jumlah pipa 5 vertikal; 2 horizontal
Diameter pipa vertikal: ¾”
horizontal: 1”
Dimensi fin kondensor 400 mm x 100 mm x 1 mm
Jumlah fin 17
Gambar 3.14 Model evaporator
Gambar 3.15 Dimensi Evaporator (dalam cm)
Tabel 3.13 Spesifikasi evaporator
Material Stainless Steel
Tebal material 1 mm
Dimensi evaporator 220 mm x 220 mm x 150 mm
Dimensi pipa 100 mm x ∅1”
Jumlah pipa 3
Tinggi fin 50 mm
3.3.6Kotak wadah Air
Dalam penelitian ini media yang didinginkan adalah air yang ditampung di
dalam sebuah wadah dan diletakkan di dalam kotak insulasi. Ukuran kotak
wadah air disesuaikan dengan ukuran evaporator dan kapasitas air yang akan
didinginkan.
Gambar 3.18 Dimensi kotak wadah air
Tabel 3.16 Spesifikasi kotak wadah air
Lebar fin atas: 20 mm
bawah: 25 mm
Dimensi jendela evaporator 20mm x 120 mm
Volume maksimum 6,27 liter
Material Iron
Tebal material 1 mm
Dimensi keseluruhan 276 mm x 276 mm x 200 mm
3.3.7 Kotak Insulasi Evaporator
Kotak insulasi adalah ruang sekaligus tempat evaporator dan kotak wadah
air. Fungsi utama kotak indulasi ini adalah untuk menjaga agar temperatur di
dalam ruang pendinginan sekecil mungkin terpengaruh oleh temperatur
lingkungan.
Gambar 3.17.a Dimensi luar kotak insulasi evaporator
Tabel 3.15 Spesifikasi kotak insulasi evaporator
Dimensi keseluruhan 455 mm x 485 mm x 377 mm
Material Triplek (plywood); busa hitam; rockwool; styrofoam
Tebal tripek (plywood) 12 mm
Tebal busa hitam 15 mm
Tebal rockwool 50 mm
Gambar 3.17.b Gambaran ruang pendinginan dan susunan lapisan insulasi evaporator
3.4Langkah Pembuatan Mesin Pendingin Adsorpsi
3.4.1Pembuatan Kolektor
Langkah-langkah pembuatan kolektor adalah sebagai berikut:
1. Pelat dipotong sesuai dengan ukuran design awal (gambar 3.11)
2. Pelat dibentuk menjadi sebuah kotak stainless (proses pembendingan)
3. Dilakukan pengelasan agar tidak ada sedikitpun celah udara masuk atau
keluar dari kolektor sekaligus dengan pemasangan fin. Bagian bawah
kolektor adalah bagian terakhir yang dilas karena akan diisi karbon aktif
terlebih dahulu. Proses pengelasan ini menggunakan las argon
4. Setelah bentuk kolektor selesai dibentuk dibentuk, lalu diisi dengan
karbon aktif sebanyak 25 kg, kemudian diratakan
Lubang Kontrol Volume Metanol
Wadah Air Evaporator Triplek
Gambar 3.18 Proses Pengisian Kolektor
5. Kolektor dipasang kawat kasa dan penyangganya. Tujuannya adalah
agar karbon aktif tidak jatuh ke bawah/terhisap pada saat kolektor
dibalikkan ataupun saat proses pemvakuman dilakukan
Gambar 3.19 Foto aktual kolektor telah terpasang kain kasa dan penyangganya
6. Bagian bawah kolektor dipasangkan kemudian dilas keliling. Pada
bagian bawah kolektor dipasangkan tiga buah pipa stainless steel ukuran
200 mm x ∅ ¾‖ dan katup/ valve. Salah satu pipa dilengkapi dengan
manometer untuk mengukur tekanan pada kolektor
7. Setelah semua bagian dari kolektor dilas, dilakukan tes kebocoran
kebocoran pada kolektor, langkah selanjutnya adalah proses pengecatan
kolektor. Warna yang dipilih adalah warna hitam kabut (doff)
Gambar 2.20 Kolektor dicat warna hitam doff
3.4.2Pembuatan Kotak Insulasi Kolektor
Langkah awalnya adalah:
1. Rockwool, styrofoam, busa eva, dan triplek disediakan
2. Masing-masing dipotong sesuai dimensi masing-masing
3. Lapisan pertama yang dibentuk adalah bagian yang kokoh yaitu triplek
yang akan menjadi lapisan terluar sekaligus pembentuk kotak
4. Setelah triplek dipotong sesuai ukuran, kemudian dipaku dan dilem
agar lebih kuat dan rapat
5. Lapisan kedua adalah busa eva, lalu styrofoam dan terakhir rockwool.
Semua lapisan dipotong sesuai ukuran dan ditempelkan ke rangka
bagian dalam triplek tadi. Agar melekat digunakan juga lem. Ditahan
berbatasan dengan kolektor karena mampu bertahan pada temperatur
4000C
Gambar 3.21 Foto aktual kotak insulasi kolektor
3.4.3Pembuatan kaca (cover) penutup kolektor
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
1. Sediakan dua lembar kaca bening sesuai dengan ukuran design
2. Pipa aluminium H dipotong (ukuran 40 mm x 7 mm) sesuai panjang
sisi kaca sebagai penjepit kaca
3. Pipa aluminium persegi dipotong (ukuran 23 mm x 23 mm) sebagai
jarak antar lapisan kaca. Kemudian di paku keling ke pipa aluminium
H tadi
4. Terakhir lapisan kaca disusun ke dalam rangka kaca tersebut
Gambar 3.22 Foto aktual kaca (cover)
3.4.4Pembuatan Kondensor
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 sirip dengan
ukuran 400 mm x 100 mm
2. Setelah bahan-bahan selesai dibentuk maka dilakukan penyatuan
bahan-bahan tersebut dengan cara dilas. Las yang digunakan adalah las
argon
Gambar 3.23 Foto aktual kondensor[21]
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 kuat
3.4.5Pembuatan Evaporator
1. Pelat dipotong sesuai dengan ukuran evaporator yang telah dirancang.
Setelah itu pelat dibending untuk membentuk bagian alas permukaan
evaporator
2. Setelah evaporator selesai dibentuk, langkah selanjutnya adalah proses
pengelasan pipa pada evaporator
3. Polycarbonat dipotong untuk menutup lubang kontrol volume metanol.
Polycarbonat dipasang dengan cara dilem menggunakan lem silikon
dan lem dextone. Pemilihan polycarbonat menggantikan kaca adalah
untuk menghindari kemungkinan pecahnya kaca
4. Setelah itu, dilakukan pengecekan seluruh bagian dari evaporator serta
dilakukan tes kebocoran dengan menggunakan proses pemvakuman.
Setelah evaporator aman dari kebocoran, maka bagian dalam
Gambar 3.24 Foto aktual evaporator
3.4.6Pembuatan kotak wadah air
1. Pelat besi dipotong sesuai ukuran pada design kemudian dilakukan
proses bending untuk membentuk pelat menjadi kotak persegi
2. Bagian depan kotak kemudian dipotong (40 mm x 160 mm)
3. Kemudian dipasang polycarbonate untuk menutupi potongan pada
bagian depan kotak tersebut. Pemasangan dilakukan dengan bantuan
lem, dan dipastikan tidak terjadi kebocoran
4. Dilakukan pengecatan anti karat
3.4.7Pembuatan Kotak Insulasi Evaporator
Kotak insulasi evaporator terdiri dari lapis pertama dari lapisan terluar
yaitu triplek, busa hitam, rockwoll dan terakhir styrofoam.
Langkah-langkah pembuatan adalah sebagai berikut:
1. Triplek dipotong sesuai design, kemudian sisi persambungan dilem dan
dipaku dengan baik
2. Sisi dalam dilapisi lem, kemudian busa eva yang telah dipotong sesuai
ukuran ditempelkan. Busa eva ditekan beberapa menit agar kuat melekat
3. Kemudian kotak wadah air dimasukkan sebagai acuan lapisan berikutnya
4. Sterofoan kemudian dipotong dan disisipkan disamping wadah air
5. Dan terakhhir rockwall disisipkan antar busa eva dan sterofoam
3.5Set-Up Eksperimental
Proses penelitian dibagi ke dalam dua proses, yaitu proses desorpsi (pukul
07.00 WIB – 17.00WIB) dan proses adsorpsi (pukul 17.00 WIB – 07.00 WIB.
Set-up eksperimental proses penelitian ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar 3.27 Set-up eksperimental proses desorpsi (siang hari)
Data Logger
PC
Kolektor
Matahari
Kondensor
Evaporator
Re
fr
iger
an
Data Logger
PC
Gambar 3.28 Set-up eksperimental proses adsorpsi (malam hari)
3.6Prosedur Pengujian
3.6.1Tahap Persiapan
3.6.1.1Assembly Komponen Mesin
Proses assembling/ penyambungan komponen mesin pendingin adsorpsi
tenaga surya (kolektor, kondensor, dan evaporator) dilakukan secara bertahap.
Masing-masing komponen ditempelkan thermocouple. Letak titik
Uap
Re
fr
iger
an
Konveksi Alami
Kolektor
Kondensor
thermocouple ditunjukkan pada gambar 3.31. Kolektor dengan kondensor
dihubungkan dengan selang karet. Kondensor dengan evaporator dihubungkan dengan pipa PVC ½‖. Kemudian evaporator dengan kolektor dihubungkan
dengan selang karet. Semua sambungan dilem dan dipastikan tidak ada
kebocoran.
Gambar 3.29 Assembly komponen dan letak titik thermocouple
3.6.1.2Instalasi Data Logger
Setelah proses assembly komponen dan pemasangan thermocouple selesai
Pada software data logger telah diberikan instruksi cara pemasangan/instalasi
kabel thermocouple ke port-port data logger itu sendiri.
3.6.1.3Uji Vakum Sistem
Uji vakum sistem bertujuan untuk mengetahui bahwa tidak ada lagi
kebocoran pada sistem. Kebocoran ini dapat dilihat dari tekanan vakum pada
manometer vakum. Uji vakum sistem dilakukan pada sore hari/ matahari
mulai terbenam. Kemudian dibiarkan semalaman. Proses ini butuh waktu
lama karena biasanya kebocoran terjadi sangat halus, tidak tampak dalam
beberapa jam. Jika paginya tekanan sistem tidak turun atau kembali ke 0
cmHg maka dipastikan tidak ada kebocoran.
3.6.2Proses Pengujian
3.6.2.1Proses Pemanasan Awal
Karbon aktif dalam kolektor harus diaktivasi terlebih dahulu. Aktivasi
karbon aktif dilakukan melalui proses pemanasan awal yaitu penjemuran
kolektor di bawah sinar matahari. Selama proses pemanasan, pemvakuman
kolektor dilakukan dengan tujuan membuang kotoran-kotoran dan uap air.
Pukul 16.30 WIB dilakukan pemvakuman sistem kembali selama 30 menit,
semua sambungan katup dibuka. Diharapkan tekanan vakum sistem
seminimum mungkin (mendekati -76 cmHg). Sambil menunggu proses vakum
selesai, katup evaporator ditutup sedangkan katup masuk metanol dibuka.
Setelah selesai pengisian, katup masuk metanol segera ditutup. Proses
pemvakuman dihentikan pukul 17.00 WIB.
3.6.2.2Proses Adsorpsi
Proses adsorpsi dimulai pukul 17.00 WIB hingga pukul 07.00 WIB. Pukul
17.00 WIB, sambungan katup dari evaporator menuju kolektor dibuka untuk
memulai proses adsorpsi. Proses adsorpsi terjadi pada malam hari , temperatur
sistem pada proses adsorpsi turun seiring dengan turunnya temperatur
lingkungan. Dengan turunnya temperatur pada sistem yang diikuti tekanan
sistem, metanol akan menjadi jenuh dan kemudian menguap. Karbon aktif
pada kolektor akan mengadsorpsi uap metanol tersebut. Evaporasi metanol ini
akan mengakibatkan efek pendinginan. Temperatur evaporator pun akan turun
yang mengakibatkan temperatur air yang ada di sekitarnya juga akan turun.
3.6.2.3Proses Desorpsi
Proses desorpsi dimulai pukul 07.00 WIB hingga 17.00 WIB. Katup
evaporator ke kolektor ditutup, sedangkan katup dari kolektor – kodensor -
evaporator dibuka. Proses desorpsi diharapkan berlangsung dengan intensitas
radiasi matahari yang tinggi untuk mencapai temperatur kolektor yang tinggi
( >100oC). Energi panas yang diserap karbon aktif akan digunakan untuk
mendesorpsi metanol. Uap metanol yang terdesorpsi akan melewati kondensor
dan terkondensasi. Kondensat metanol ini akan turun dan terkumpul kembali
sambungan ditutup. Kemudian katup dari evaporator ke kolektor dibuka untuk
memulai proses adsorpsi kembali.
3.7 Diagram Alir Penelitian
Kegiatan-kegiatan selama penelitian yang meliputi tahapan awal hingga akhir
proses digambarkan pada diagram alir berikut ini:
Gambar 3.30 Diagram alir proses penelitian Assembling Komponen
Mesin Pendingin
Mulai
Tahapan Persiapan
Survei
Pembuatan Komponen
Proses Pengujian
Analisa Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai Uji Vakum Sistem
Ya
Tidak
BAB IV ANALISA DATA
4.1Hasil Pengujian
4.1.1Pengujian Hari Pertama
Tabel 4.1 Proses Pemanasan Awal (26 November 2015)
Pukul
Tabel 4.2 Proses Adsorpsi Hari Pertama (26 -27 November 2015)
18:00 -90.659 45.55 27.55 -88.659 14.1 15 29.02 5.6
Tabel 4.3 Proses Desorpsi Hari Kedua (27 November 2015)
06:00 -61.328 23.3 22.5 -61.995 18.1 18 24.51 0.6
06:30 -60.662 23 22.4 -61.328 18.3 17.9 24.42 10.6
07:00 -60.662 23.1 22.75 -60.662 18.7 17.9 24.68 43.1
4.1.3Pengujian Hari III
Tabel 4.5 Proses Desorpsi Hari Ketiga (28 November 2015)
Pukul
Tabel 4.6 Proses Adsorpsi Hari Ketiga (28 -29 November 2015)
19:30 -17.999 36.45 26.25 -17.332 22.8 22.8 25.84 0.6
20:00 -18.665 35.6 26 -17.999 22.5 22.7 25.87 0.6
20:30 -19.998 34.6 25.9 -18.665 22.7 22.8 25.65 0.6
21:00 -21.998 33.6 25.7 -19.998 22.4 23 25.65 0.6
21:30 -22.665 32.95 25.45 -21.332 22.9 22.8 25.43 0.6 22.00 -23.998 31.75 25.35 -22.665 22.7 22.9 25.23 0.6 22:30 -25.331 30.95 25.3 -23.998 22.7 22.8 25.4 0.6 23:00 -27.331 30.6 25.2 -25.331 22.6 22.9 25.23 0.6
23:30 -29.331 29.9 25 -27.331 22.7 22.9 25.06 0.6
00:00 -31.331 29.35 25.05 -28.664 22.7 22.7 25.18 0.6
00:30 -32.664 28.8 25 -30.664 22.7 23 25.09 0.6
01:00 -34.664 28.4 24.9 -32.664 22.7 22.9 24.89 0.6 01:30 -35.997 27.75 24.7 -34.664 22.7 22.9 24.67 0.6 02:00 -37.330 27.15 24.45 -35.997 22.8 22.7 24.31 0.6 02:30 -39.330 27.2 24.3 -37.330 22.7 22.8 24.11 0.6 03:00 -39.997 26.55 24 -38.663 22.6 22.8 23.92 0.6 03:30 -40.663 26.35 23.75 -39.997 22.4 22.6 23.56 0.6 04:00 -41.330 25.65 23.55 -40.663 22.3 22.5 23.61 0.6 04:30 -41.996 25.5 23.35 -41.330 22.2 22.3 23.36 0.6 05:00 -41.996 25.15 23.3 -41.996 22.1 22.2 23.2 0.6 05:30 -41.330 25.1 23.2 -41.996 22.4 22.5 23.17 0.6
06:00 -40.663 24.7 22.95 -40.663 22 22 22.57 0.6
06:30 -39.997 24.3 22.7 -40.663 21.9 21.9 22.64 0.6
07:00 -39.330 24.2 22.55 -39.997 22 22 22.64 0.6
4.2Analisa Grafik
4.2.1Kondisi Cuaca Selama Pengujian
Kondisi cuaca selama pengujian ditunjukkan melalui parameter intensitas
radiasi matahari, kelembapan udara dan temperatur lingkungan yang diukur
dengan menggunakan pyranometer. Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa
intensitas radiasi matahari, kelembapan udara dan temperatur lingkungan selama
pengujian berfluktuatif. Intensitas radiasi matahari tertinggi terjadi pada hari
pertama sebesar 2,93308 kWh/m2/hari, kemudian hari kedua sebesar 2,82584
kWh/m2/hari dan terendah pada hari ketiga sebesar 1,83958 kWh/m2/hari.
0
Intensitas Radiasi Matahari Kelembapan Udara Temperatur Lingkungan
yaitu sebesar 84,669% dengan kelembapan udara rata-rata selama pengujian
berkisar 88,69%. Sedangkan temperatur lingkungan rata-rata tertinggi terjadi
pada hari pertama sebesar 28,491oC, kemudian hari kedua sebesar 27,373oC dan
terendah terjadi pada hari ketiga yaitu 26,028oC dengan temperatur lingkungan
rata-rata selama pengujian berkisar 27,297oC.
Gambar 4.1 Kondisi cuaca selama pengujian
4.2.2 Pengujian Hari Pertama
4.2.2.1 Temperatur dan Tekanan Pemanasan Awal
Pada proses pemanasan awal, diperoleh temperatur kolektor maksimum
sebesar 67,15oC, temperatur kaca maksimum sebesar 65,8oC, temperatur
kondensor maksimum sebesar 34,75oC, temperatur evaporator maksimum
-100
7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
T
7:00 8:00 9:00 10:00 10:15 11:00 12:00 12:25 12:30 13:00 13:25 14:00 15:00 15:25 16:00 17:00
T
Temperatur Pemanasan Awal Setiap Komponen Hari Pertama
Evaporator Kondensor Kolektor Kaca Air
Tekanan maksimum kolektor pada proses pemanasan awal mencapai -43,996 kPa.
Gambar 4.2 Kondisi temperatur pemanasan awal setiap komponen hari pertama
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
17:00 18:00 19:00 20:00 20:30 20:45 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 6:05 6:25 6:30 6:45 7:00
T
em
pe
ra
tu
r
A
ds
o
rps
i
(
oC)
Pukul (WIB)
Kondisi Temperatur Adsorpsi Setiap Komponen Hari 1
Evaporator Kondensor Kolektor Kaca Air
4.2.2.2 Temperatur dan Tekanan Adsorpsi Hari Pertama
Dari hasil pengukuran pada proses adsorpsi hari pertama, diperoleh
temperatur kolektor minimum sebesar 21,8oC, temperatur kaca minimum
sebesar 22,5oC, temperatur kondensor minimum sebesar 22,8oC, temperatur
evaporator minimum sebesar 9,7oC, temperatur air minimum sebesar 9,9oC.
Tekanan minimum kolektor dan evaporator mencapai -95,325 kPa.
-100
Gambar 4.5 Kondisi tekanan adsorpsi hari pertama
4.2.3 Pengujian Hari Kedua
4.2.3.1 Kondisi Temperatur dan Tekanan Desorpsi Hari Kedua
Dari hasil pengukuran pada proses desorpsi hari kedua, diperoleh
temperatur kolektor maksimum sebesar 69,6oC, temperatur kaca maksimum
sebesar 62,7oC, temperatur kondensor maksimum sebesar 33,30oC, temperatur
evaporator maksimum sebesar 17,3oC, temperatur air maksimum sebesar
16,7oC. Tekanan maksimum kolektor dan evaporator mencapai -43,330 kPa.
Proses desorpsi ini tidak berhasil mendesorpsi metanol dari karbon aktif
0
7:00 8:00 9:00 10:00 10:50 11:00 12:00 12:55 13:00 13:20 13:35 14:00 15:00 16:00 16:10 16:55 17:00
T
Temperatur Desorpsi Setiap Komponen Hari Kedua
Evaporator Kondensor Kolektor Kaca Air
7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
T
Gambar 4.6 Kondisi temperatur desorpsi setiap komponen hari kedua
0
17:00 17:10 17:25 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 5:55 6:00 6:15 6:20 6:40 7:00
T
Temperatur Adsorpsi Setiap Komponen Hari Kedua
Evaporator Kondensor Kolektor Kaca Air
4.2.3.2 Kondisi Temperatur dan Tekanan Adsorpsi Hari Kedua
Dari hasil pengukuran pada proses adsorpsi hari kedua, diperoleh
temperatur kolektor minimum sebesar 22,85oC, temperatur kaca minimum
sebesar 22,2oC, temperatur kondensor minimum sebesar 22,25oC. Temperatur
evaporator dan temperatur air terus naik masing-masing 18,80oC dan 18,2oC
dikarenakan proses adsorpsi metanol oleh karbon aktif tidak berlangsung
kembali akibat kegagalan proses desorpsi siang harinya. Tekanan minimum
kolektor dan evaporator mencapai -62,661 kPa.
-100
Gambar 4.9 Kondisi tekanan adsorpsi hari kedua
4.2.4 Pengujian Hari Ketiga
4.2.4.1 Kondisi Temperatur dan Tekanan Desorpsi Hari Ketiga
Dari hasil pengukuran pada proses desorpsi hari ketiga, diperoleh
temperatur kolektor maksimum sebesar 47,45oC, temperatur kaca maksimum
sebesar 43,3oC, temperatur kondensor maksimum sebesar 28,65oC, temperatur
evaporator maksimum sebesar 22,50oC, temperatur air maksimum sebesar
21,6oC. Tekanan maksimum kolektor dan evaporator mencapai -15,999 kPa
dan -16,665 kPa. Proses desorpsi hari ketiga juga tidak berhasil mendesorpsi
metanol dari karbon aktif dikarenakan masih rendahnya temperatur pada
-100
7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
T
7:00 8:00 9:00 9:05 10:00 11:00 11:20 11:35 12:00 13:00 14:00 14:04 15:00 15:05 16:00 16:15 16:40 17:00
T
Temperatur Desorpsi Setiap Komponen Hari Ketiga
Evaporator Kondensor Kolektor Kaca Air
Gambar 4.10 Kondisi temperatur desorpsi setiap komponen hari ketiga
0
17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 6:30 6:40 6:45 6:50 7:00
T
Temperatur Adsorpsi Setiap Komponen Hari Ketiga
Evaporator Kondensor Kolektor Kaca Air
4.2.4.2 Kondisi Temperatur dan Tekanan Adsorpsi Hari Ketiga
Dari hasil pengukuran pada proses adsorpsi hari ketiga, diperoleh
temperatur kolektor minimum sebesar 24,10oC, temperatur kaca minimum
sebesar 22oC, temperatur kondensor minimum sebesar 22,05oC. Temperatur
evaporator dan temperatur air naik masing-masing 22,7oC dan 22,9oC
dikarenakan proses adsorpsi metanol oleh karbon aktif tetap tidak berlangsung
akibat kegagalan proses desorpsi siang harinya. Tekanan minimum kolektor
dan evaporator mencapai -41,996 kPa.
-100
Gambar 4.13 Kondisi tekanan adsorpsi hari ketiga
4.3Pengolahan Data
Penelitian mesin pendingin siklus adsorpsi tenaga surya ini sudah terlebih
dahulu dilakukan di berbagai negara dan beberapa orang dari Departemen Teknik
Mesin USU juga telah melakukannya. Oleh karena itu, penelitian ini juga didasari
oleh penelitian-penelitian tersebut dan dari hasil penelitian tersebut dapat
disimpulkan beberapa hal seperti:
1. Bentuk kolektor yang sering digunakan adalah flat plate [Li dan Sumathy,2004] dan parabolic evacuated tube, tetapi di antara kedua kolektor tersebut yang
paling sering digunakan adalah tipe flat plate karena lebih ekonomis, mudah
perawatannya dan cukup efisien.[Saha dkk.,2001]
2. Kondensor yang digunakan adalah kondensor berpendingin udara sehingga
3. Evaporator yang digunakan langsung bersentuhan dengan air yang
didinginkan (direct cooling).
4. Material utama komponen (kolektor/absorber, kondensor dan evaporator)
yang biasa digunakan adalah copper atau bisa juga menggunakan Stainless
steel.
5. Pasangan karbon aktif-metanol sudah banyak digunakan dalam
penelitian-penelitian terdahulu. Karena temperatur akhir yang diperoleh mampu
mencapai temperatur di bawah 0oC. Coefficient of Perfomance (COP) yang
dihasilkan juga tinggi.
6. Massa optimum karbon aktif yang akan diisi ke dalam kolektor adalah 20 –
26 kg/m2.
7. Rasio penyerapan efektif terhadap metanol hanya 0,26 kg/kg karbon aktif.
Dengan kata lain, untuk 1 kg karbon aktif hanya mampu menyerap
maksimal 26% dari massa karbon aktif yang digunakan.
Berdasarkan kesimpulan-kesimpulan diatas, dijadikan sebagai dasar pada
penelitian ini yang dapat dijabarkan sebagai berikut:
1. Kolektor yang digunakan adalah tipe plat datar (flat plate).
2. Kondensor yang digunakan adalah kondensor berpendingin udara dengan
penambahan fin berbentuk plat datar horizontal dengan tujuan mempercepat
proses perpindahan panas dari kondensor ke udara lingkungan.
3. Evaporator yang digunakan bersentuhan langsung dengan air yang
didinginkan. Oleh karena itu, pada bagian bawah evaporator terdapat
penambahan fin (berlekuk bentuk trapesium) dengan tujuan memperbesar
sehingga mempercepat proses penyerapan panas/kalor dari air. Massa
evaporator yang digunakan = 2,3 kg.
4. Material utama komponen (kolektor/absorber, kondensor dan evaporator)
yang digunakan adalah Stainless steel dengan pertimbangan lebih ringan dan
lebih murah walaupun konduktivitasnya lebih rendah dibandingkan copper
namun tetap optimal digunakan pada mesin pendingin siklus adsorpsi.
5. Adsorben yang digunakan adalah karbon aktif biasa/teknis dengan
pertimbangan harga yang lebih terjangkau, tersedia banyak dan mudah
didapatkan. Sedangkan adsorbat/refrigeran nya adalah metanol pro-analis
(purity 99,9%). Penggunaan metanol pro-analis ini karena kadar
kemurniannya yang tinggi diharapkan mampu optimal diadsorpsi oleh
karbon aktif.
6. Untuk kolektor dengan luas permukaan absorber 1m2, maka:
Massa optimum karbon aktif yang digunakan adalah 20kg – 26kg. Pada
pengujian ini, massa karbon aktif yang digunakan adalah 25kg.
7. Untuk 25 kg karbon aktif, maka:
Massa metanol maksimum = 26% x 25kg karbon aktif
= 6,5 kg = 8,227 liter (� = 0,790 kg/liter)
Pada pengujian ini, digunakan metanol pro-analis sebanyak 5 liter dengan
pertimbangan karena karbon aktif yang digunakan adalah karbon aktif
dengan kualitas biasa/teknis sehingga volume metanol tersebut (5 liter)
4.3.1Volume Metanol
4.3.1.1Volume Awal dan Skala Ketinggian Metanol
Pada evaporator, volume metanol diskalakan berdasarkan ketinggian
permukaan metanol. Berikut skala ketinggian awal permukaan metanol pada
evaporator:
Tabel 4.7 Skala Ketinggian Awal Permukaan Metanol
Keterangan:
Vw = volume air yang didinginkan, (liter)
Vr = volume refrigeran (metanol), (liter)
xr = ketinggian permukaan metanol (cm)
4.3.1.2Volume Metanol Adsorpsi - Desorpsi
Pengamatan volume metanol yang teradsorpsi maupun terdesorpsi
dilakukan pada akhir masing-masing proses, yaitu pengamatan volume metanol
teradsorpsi (pukul 07.00 WIB) dan pengamatan volume metanol terdesorpsi
(pukul 17.00 WIB). Karena volume metanol menggunakan skala ketinggian
permukaan, maka perhitungan volume akhir metanol menggunakan metode
interpolasi. Berikut hasil pengamatan selama pengujian:
Vw (liter) Vr (liter) xr (cm)
4 L 1 L 3,8
4 L 2 L 5,9
4 L 3 L 8,0
4 L 4 L 10,1
Tabel 4.8 Volume Metanol Adsorpsi-desorpsi
Hari xr (cm) Vr (liter) mr(kg)
Awal Akhir Desorpsi Adsorpsi Desorpsi Adsorpsi Pertama 12,2 10,5
(proses pemanasan
awal)
0,8095
(proses pemanasan
awal)
0,6395
Kedua 10,5 10,5 - - - -
Ketiga 10,5 10,5 - - - -
dimana : � = 0,790 �/�
4.3.2Energi Radiasi Matahari yang Terukur Pyranometer
Energi radiasi matahari yang terukur oleh pyranometer dapat dihitung
dengan persamaan berikut ini:
Qrad = I t dt 2
1
Harga 12I t dt dapat dihitung dengan metode trapesium, sebagai berikut:
I t dt
2
1 = I1+I2
2 x t,
dimana:
I(t) = rata-rata intensitas radiasi matahari selama periode waktu tertentu,
(W/m2)
I1 = intensitas radiasi matahari pada t1, (W/m2)
I2 = intensitas radiasi matahari pada t2, (W/m2)
t = waktu, (s)
Dari perhitungan yang dilakukan oleh rekan satu tim (Budiman I.N.:
khusus membahas tentang kolektor pada pengujian ini), maka diperoleh energi
Tabel 4.9 Energi radiasi matahari yang terukur pyranometer, Qrad
4.3.3 Kolektor
Dari perhitungan yang dilakukan oleh rekan satu tim (Budiman I.N.: khusus
membahas tentang kolektor pada penelitian ini), diperoleh hasil sebagai berikut: Energi radiasi matahari yang diterima kolektor ( = 30o)
Qit = Gb,T t dt 2
1 = I t dt. cos T 2
1
Tabel 4.10 Intensitas radiasi matahari yang diterima kolektor, Gb,T
Hari Waktu, t I(t), (W/m2) Qrad (J/m2)
Pertama 24 jam = 86.400 s 122,2115892 10.559.081,31
Kedua 24 jam = 86.400 s 117,7433033 10.173.021,41
Ketiga 24 jam = 86.400 s 76,6489938 6.622.473,064
Pukul (WIB)
Gb,T Hari Pertama
(W/m2)
Gb,T Hari Kedua
(W/m2)
Gb,T Hari Ketiga
(W/m2)
07.00-08.00 55,70039 59,72772 49,23176
08.00-09.00 197,39984 230,88148 142,06956
09.00-10.00 265,40789 296,80983 209,33199
10.00-11.00 347,85713 439,13445 199,57858
11.00-12.00 401,18483 450,91921 228,13558
12.00-13.00 202,48144 341,07066 187,27873
13.00-14.00 218,12651 182,35616 235,96398
14.00-15.00 308,47283 172,00514 116,50526
15.00-16.00 230,59114 109,61893 73,56863
16.00-17.00 89,38137 40,44657 40,61042
17.00-18.00 13,55381 14,14198 11,23967
18.00-00.00 0,10516 0,09778 0,14504
00.00-06.00 0,09778 0,09846 0,09911
Tabel 4.11 Energi radiasi matahari yang diterima kolektor, Qit
Energi radiasi matahari yang diabsorpsi, S
S = ( )ave. Gb,T. Ac
Tabel 4.12 Energi radiasi matahari yang diabsorpsi, S
Energi panas terbuang (heat losses), QL
QL = Qut + Qub+Que
Hari Waktu, t Qitday (J/m2)
Pertama 24 jam = 86.400 s 8.407.287,501
Kedua 24 jam = 86.400 s 8.426.850,019
Ketiga 24 jam = 86.400 s 5.378.121,127
Pukul
(WIB) τα ave Ac (m2)
S (J)
Hari Pertama Hari Kedua Hari Ketiga
07.00-08.00 0.6502 1 130382.91 139810.04 115241.20
08.00-09.00 0.6667 1 473788.34 554149.13 340987.62
09.00-10.00 0.6755 1 645384.26 721743.41 509026.21
10.00-11.00 0.6755 1 845873.56 1067829.83 485309.14
11.00-12.00 0.6667 1 962901.97 1082271.71 547558.59
12.00-13.00 0.6502 1 473966.51 798374.76 438380.16
13.00-14.00 0.6037 1 474030.95 396295.08 512795.21
14.00-15.00 0.4425 1 491389.34 273999.80 185589.90
15.00-16.00 0.0916 1 76054.71 36155.06 24264.77
16.00-17.00 0.0000 1 0.00 0.00 0.00
17.00-18.00 0.0000 1 0.00 0.00 0.00
18.00-00.00 0.0000 1 0.00 0.00 0.00
00.00-06.00 0.0000 1 0.00 0.00 0.00
06.00-07.00 0.6037 1 10860.58 7569.90 356.93
Tabel 4.13 Energi panas terbuang (heat losses), QL
Dari hasil perhitungan energi pada kolektor maka kesetimbangan energi
pada kolektor dapat dijabarkan sebagai berikut:
Qin = Qout
S = Qut + Qub + Que
S = QL
Untuk hari pertama:
Shari pertama = QL hari pertama
4.979.640,87≅4.826.272,49
Untuk hari kedua:
Shari kedua = QL hari kedua
5.319.675,04≅5.178.292,44
Untuk hari ketiga:
Shari ketiga = QL hari ketiga
3.372.223,59≅3.264.758,06
Energi panas aktual yang digunakan kolektor, Qic
Energi panas aktual yang digunakan kolektor untuk mendesorpsi metanol
dari karbon aktif dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Qic = mac. Cpac + mrCpr ∆Tg+ mrhsg
Dari data-data hasil pengujian diperoleh:
Hari Qut (J) Qub (J) Que (J) QL (J)
Pertama 3.867.822,93 575.322,30 383.127,26 4.826.272,49
Kedua 4.112.920,47 649.435,42 415.936,55 5.178.292,44
Tabel 4.14 waktu optimum dan temperatur pemanasan kolektor
Maka energi panas aktual yang digunakan kolektor adalah sebagai berikut:
Hari pertama:
Saat proses desorpsi, kolektor dan kondensor dihubungkan sehingga laju
panas masuk pada kondensor,qin, sama dengan laju aliran panas yang masuk ke
kolektor. Panas yang masuk ke kondensor akan mengalami proses konveksi
sedangkan sisanya akan menuju evaporator.
Menghitung laju panas masuk pada kondensor, qin
qin kondensor = qabsorpsi kolektor −qL kolektor
qin = S07.00−17.00 −qL 07.00−17.00
Menghitung laju perpindahan panas konveksi pada kondensor:
Dari data hasil pengujian (terlampir) diperoleh:
Sifat fisik udara pada temperatur film, adalah:
Tf =
Karena pada kondensor terdapat pipa vertikal dan horizontal serta pelat
horizontal (fin) maka dilakukan perhitungan terhadap keseluruhan:
P = 4p + 4l + 4t = 4x0,4 + 4x0,1 + 4x0,001 = 2,004
Dari data hasil pengujian (terlampir) diperoleh:
Tin = 36,4oC; Tout = 30, 7oC Ts = 36,4oC+30,7oC
2 = 33,55 oC
T∞ = 29,964oC
Sifat fisik udara pada temperatur film adalah:
Untuk fin kondensor:
Dari data hasil pengujian (terlampir) diperoleh:
Tin = 29,7oC ; Tout = 27,7oC Ts =
29,7oC+27,7oC
2 = 28, 7 oC
T∞ = 27,705oC
Sifat fisik udara pada temperatur film adalah:
As= DL = 3,14 0,0254 m 0,4 m = 0,032 m2
qconv = hAs Ts−T∞ = 2,94 W m2. K 0,032 m2 (28,7oC−27,705oC)
= 0,094 W
Untuk fin kondensor:
NuL= 0,54Ra1/6L = 0,54(5,8925 x 103)1/6
NuL= 2,295
Maka:
h = k As
P
NuL=0,081 m0,02639 W m. K2 2,004 m
2,295 = 1,4984 W m2. K
qconv = hAs Ts−T∞ = 1,4984 W m2. K 0,081 m2 (28,7oC−27,705oC)
= 0,121 W
Pada kondensor terdapat 5 pipa vertikal dan 2 pipa horizontal serta 17 fin
kondensor, sehingga diperoleh:
qconv total = 5(qpipa vertikal + 2 qpipa horizontal + 17(qfin )]
= [5 0,042 W) + 2(0,094 W + 17(0,121 W)]
= 2,455 W
Kesetimbangan energi pada kondensor:
Energi panas yang masuk ke kondensor sama dengan energi panas
terbuang ke lingkungan ditambah dengan energi panas yang diteruskan
kondensor.
qin kondensor = qout kondensor + qconv total
Untuk hari pertama:
20,54 W= qout kondensor+13,0666 �
qout kondensor = 7,4734 W
Untuk hari kedua:
qout kondensor = 23,78 W
Untuk hari ketiga:
31,56 W= qout kondensor+2,455 �
qout kondensor = 29,105 W
Dari perhitungan tersebut diperoleh laju energi panas yang keluar dari
kondensor/ menuju evaporator untuk hari pertama sebesar 7,4734 Watt, hari
kedua 23,78 Watt, dan hari ketiga 29,105 Watt.
4.3.5Evaporator
Kapasitas kalor pendinginan, Quc,
Quc = mw. Cpw.∆Tw + mi. hsf + mi. Cpi.∆Ti
Dari data-data hasil pengujian diperoleh:
Tabel 4.15 Temperatur pendinginan air, ∆Tw
Pengujian mw
Maka kapasitas kalor pendinginan, Quc dapat dihitung sebagai berikut:
Hari pertama:
Untuk hari kedua dan ketiga proses pendinginan tidak terjadi sehingga
kapasitas kalor pendinginan tidak dapat dihitung. Hal ini dikarenakan proses
masih rendah) sehingga pada malam hari proses adsorpsi pun tidak berlangsung
kembali menyebabkan efek pendinginan tidak terjadi. Sementara itu temperatur
air mengalami kenaikan akibat pengaruh temperatur lingkungan. Laju perpindahan panas keseluruhan pada insulasi evaporator:
q∞−w =∆Toverall
Rth
q∞−w =T∞−Tw
Rth
Nilai Σ ℎ (tahanan termal keseluruhan) dapat dihitung sebagai berikut:
ΣRth = R1+ R2+ R3+⋯+ Rn
Dinding evaporator terdiri dari empat lapisan insulasi tersusun secara seri, maka
tahanan termal keseluruhan menjadi:
Dari data design insulasi evaporator diperoleh:
Tabel 4.16 Tebal, konduktivitas dan luas bidang material insulasi evaporator
Tabel 4.17 Temperatur air dan lingkungan rata-rata
Tahanan termal keseluruhan pada dinding insulasi evaporator:
ΣRth=
Sehingga laju perpindahan panas keseluruhan pada insulasi evaporator adalah
sebagai berikut:
Proses terjadinya pendinginan pada sistem ini dipengaruhi oleh kapasitas
kalor penguapan metanol dimana harus lebih besar dari kalor yang diserap dari
pelat evaporator, air dan pengaruh lingkungan sekitar. Karena proses
pendinginan hanya berlangsung pada hari pertama, maka perhitungan energinya
juga dilakukan hanya pada hari pertama.
Kapasitas kalor penguapan metanol:
QL metanol = mr. hfg
=0,6395 kg x 1168kJ kg
= 746.936 J
Kalor yang diserap dari pelat evaporator:
Qs pelat evaporator = mevaporator . Cp.∆T
=2,3kgx480 J
kgoCx(26,9−9,7)
=18.988,8J
Kalor yang diserap dari air:
Qsair =mair.Cp.∆T
=3,988kgx4180 J
kgoCx 27−9,9
=285.054,264J
Kalor yang diterima air akibat pengaruh dari lingkungan:
Q∞−w= 1,173 Wx24jam
=3,3017 J
s x86.400s
=101.347,91J
QL metanol > Qs pelat evaporator + Qs air + Q∞−w+
746.936J> 18.988,8J+285.054,264J+101.347,91J+ (7,4734Wx36000s)
746.936 J > 674.433,38 �
4.3.6Performansi Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi
Dari hasil perhitungan energi sebelumnya diperoleh:
Hari pertama:
Quc = 285.054,264 J
Qit = 8.407.287,501 J
Hari kedua:
Quc = 0 J (tidak terjadi pendinginan air)
Qic = 1.837.234,56 J
Qit = 8.426.850,019 J
Hari ketiga:
Quc = 0 J (tidak terjadi pendinginan air)
Qic = 962.828,81 J
Qit = 5.378.121,127 J
Dari hasil tersebut maka koefisien performansi (COP) hanya dapat
dihitung pada hari pertama, yaitu:
COPuc=
Quc Qic
= 285.054,264J
1.625.943,78J=0,1753
COPuo=
Quc Qit
= 285.054,264J
8.407.287,501J= 0,034
4.3.7Analisa Korelasi dan Regresi Cuaca Terhadap COP
Variabel-variabel yang diamati dan akan digunakan dalam analisis korelasi
dan regresi adalah sebagai berikut:
a. Variabel bebas (independent variable) : intensitas radiasi matahari (X1),
kelembapan udara (X2) dan temperatur lingkungan (X3).
b. Variabel tidak bebas (independent variable) : koefisien performansi
mesin pendingin (COP), disimbolkan (Y).
Analisis korelasi antar-variabelnya dapat dihitung dengan menggunakan
rX.Y = n XiYi
Data-data setiap variabel selama pengujian disusun dan dianalisa sebagai
berikut:
Tabel 4.18 Data intensitas radiasi matahari, RH, temperatur lingkungan dan
COP per hari
Perhitungan korelasi antar-variabel dapat dilakukan dengan mensubstitusi
masing-masing variabel ke persamaan umum Karl Pearson. Contoh perhitungan
Dengan menggunakan metode yang sama, diperoleh korelasi antar-variabel sebagai berikut:
Tabel 4.20 Korelasi antar-variabel
Intensitas Radiasi Matahari,
(kWh/m2/hari)
Kelembapan Udara,
(%)
Temperatur Lingkungan,
(oC)
COP
Intensitas Radiasi Matahari, (kWh/m2/hari)
1
Kelembapan Udara, (%)
-0,703125211 1
Temperatur Lingkungan, (oC)
0,928158034 -0,917260379 1
COP 0,575056570 -0,986069618 0.838234090 1
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa korelasi di antara parameter
intensitas radiasi matahari, kelembapan udara, temperatur lingkungan dengan
koefisien performansi mesin pendingin cukup signifikan. Korelasi intensitas
radiasi matahari dengan kelembapan udara terinterpretasi kuat dan tidak searah
sebesar -0,703125211, dimana hal ini mengindikasikan bahwa jika intensitas
radiasi matahari meningkat maka kelembapan udara akan semakin rendah, dan
begitu juga sebaliknya. Korelasi antara intensitas radiasi matahari dengan
temperatur lingkungan terinterpretasi kuat dan sejalan sebesar 0,928158034,
dimana hal ini mengindikasikan bahwa jika intensitas radiasi matahari
meningkat maka temperatur lingkungan juga akan semakin tingi, dan
sebaliknya. Korelasi antara kelembapan udara dengan temperatur lingkungan
terinterpretasi sangat kuat dan tidak sejalan sebesar -0,917260379, dimana hal
ini mengindikasikan bahwa jika kelembapan udara meningkat maka temperatur
Selain itu juga diperoleh korelasi intensitas radiasi matahari terhadap
koefisien performansi (Coefficient of Performance) terinterpretasi sedang dan
searah sebesar 0,575056570, dimana hal ini mengindikasikan bahwa jika
intensitas radiasi matahari meningkat maka koefisien performansi mesin
pendingin akan mengalami peningkatan, dan sebaliknya. Korelasi kelembapan
udara terhadap koefisien performansi (Coefficient of Performance)
terinterpretasi sangat kuat dan tidak searah sebesar -0,986069618, dimana hal ini
mengindikasikan bahwa jika kelembapan udara meningkat maka koefisien
performansi mesin pendingin akan mengalami penurunan, dan sebaliknya.
Sedangkan korelasi temperatur lingkungan terhadap koefisien performansi
(Coefficient of Performance) terinterpretasi sangat kuat dan searah sebesar
0,838234090, dimana hal ini mengindikasikan bahwa jika temperatur
lingkungan meningkat maka koefisien performansi mesin pendingin akan
mengalami peningkatan, dan sebaliknya.
Karena analisis korelasi menunjukkan hubungan yang cukup kuat, maka
kemudian dilanjutkan pada analisis persamaan regresi untuk menunjukkan
seberapa kuat pengaruh cuaca (intensitas radiasi matahari, kelembapan udara
dan temperatur lingkungan) terhadap koefisien performansi mesin pendingin
(COP). Pada penelitian ini terdapat tiga (3) variabel bebas dengan satu (1)
variabel terikat, sehingga digunakan persamaan regresi berganda (Multiple
regressi/multivariate regression). Bentuk umum persamaan regresinya menjadi:
Y=a+b1X1+b2X2+b3X3
Nilai konstanta (a) dan variabel regresi (b1, b2, b3) dapat diperoleh dengan
