Kajian Eksperimental Kolektor Untuk Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi Yang Digerakkan Energi Surya

120 

Teks penuh

(1)

KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN

PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN

ENERGI SURYA

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

]

MASRIN DAMANIK NIM. 060401079

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN

PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN

ENERGI SURYA

MASRIN DAMANIK NIM. 06 0401 079

Diketahui / Disahkan : Disetujui :

Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing,

Fakultas Teknik USU Ketua,

(3)

KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN

PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN

ENERGI SURYA

MASRIN DAMANIK NIM. 060401079

Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 604 pada Tanggal 13 Juli 2011

Pembimbing

(4)

KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN

PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN

ENERGI SURYA

MASRIN DAMANIK NIM. 060401079

Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 604 pada Tanggal 13 Juli 2011

Pembanding I, Pembanding II,

Ir. Syahril Gultom.MT Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc

(5)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

Bidang Studi : Termodinamika Teknik

Judul Tugas : Kajian eksperimental kolektor untuk mesin pendingin siklus adsorpsi yang digerakkan energi surya

Diberikan Tgl. : 18 Februari 2011 Selesai Tgl : 27 Juli 2011 Dosen Pembimbing : Tulus B. Sitorus,ST.MT Nama Mhs : Masrin Damanik

N.I.M : 060401079

NO Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN Tanda Tangan

Dosen Pemb. 1. 18-02-2011 Menerima spesifikasi tugas

2. 21-02-2011 Survey bahan dan alat penguji adsorpsi methanol 3. 24-02-2011 Perancangan alat penguji adsorpsi methanol

4. 10-03-2011 Asistensi perancangan alat penguji adsorpsi methanol 5. 21-03-2011 Assembling alat penguji adsorpsi methanol

6. 28-03-2011 Pengujian alat adsorpsi methanol

7. 30-03-2011 Survey dan pemilihan bahan mesin pendingin 8. 10-04-2011 Pabrikasi generator dan kolektor

9. 25-04-2011 Assembling mesin pendingin 10. 16-05-2011 Uji vakum mesin pendingin 11. 30-05-2011 Pengujian mesin pendingin

12. 06-06-2011 Asistensi laporan

13. 14-06-2011 Asistensi laporan 14. 24-06-2011 Asistensi laporan 15. 01-07-2011 Asistensi laporan 16. 05-07-2011 ACC seminar

CATATAN : Diketahui,

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Ketua Departemen Teknik Mesin

Pembimbing setiap Asistensi. F.T. U.S.U

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Jurusan,

bila kegiatan Asistensi telah selesai.

(6)

KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN

PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG DIGERAKKAN

ENERGI SURYA

MASRIN DAMANIK NIM. 060401079

Telah disetujui oleh : Pembimbing

Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT. NIP. 1972 0923 2000 121003

Penguji I Penguji II

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST.MT

NIP. 19491012198103100 NIP. 1972 0610 200012 1001

Diketahui oleh : Departemen Teknik Mesin Ketua,

(7)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “KAJIAN EKSPERIMENTAL KOLEKTOR UNTUK MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI YANG

DIGERAKKAN ENERGI SURYA”

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana S-1 pada Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Untuk penulisan skripsi ini, penulis dan tim telah merancang dan membangun konstruksi alat penukar kalor tabung cangkang dan melakukan pengujian alat penukar kalor dengan memanfaatkan air laut sebagai fluida pendingin.

Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Tulus B. Sitorus,ST.MT selaku Dosen pembimbing, yang selalu memberikan bimbingan dan motivasi sehingga penelitian ini dapat selesai.

2. Bapak Dr.Ing. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera.

4. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT selaku dosen pembimbing lapangan dan juga dosen penguji II yang telah banyak meluangkan waktu, memotivasi, dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

5. Bapak Ir. Mulfi Hazwi,MSc sebagai dosen penguji I yang telah membimbing penulis dan memberikan arahan dalam penulisan skripsi.

6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah membantu segala keperluan yang diperlukan selama penulis kuliah.

7. Staf Laboratorium Teknologi mekanik, Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara, yang telah membantu pelaksanaan pengujian alat.

8. Kedua orang tua saya, D. Damanik dan S.br Sinaga yang selalu memberikan dukungan moril dan materil serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada saya.

(8)

10.Rekan satu tim, Marlundu Naibaho, Donny Osmond Samosir, atas kerja sama yang baik untuk menyelesaikan penelitian ini.

11.Seluruh rekan mahasiswa Teknik Mesin yang telah memberikan bantuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dan seluruh pihak yang telah membantu selama penulis kuliah dan menyelesaikan skripsi ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Tuhan memberkati.

(9)

ABSTRAK

Mesin pendingin siklus adsorpsi yang digerakkan oleh energi surya saat ini sedang dikembangkan terutama pada Negara berkembang. Mesin pendingin siklus adsorpsi

disamping membutuhkan biaya yang ekonomis juga ramah lingkungan. Salah satu yang mempengaruhi kerja dari mesin pendingin ini adalah adsorber/generator/kolektor. Jenis kolektor yang. Luas dari adsorber adalah 0,25 m2 dengan tebal pelat adalah 1 mm. Pada

adsorber ini diisi karbon aktif sebanyak 8 kg. Adsorber ini juga dilengkapi dengan kaca dua lapis dengan tebal kaca adalah 3 mm. Kaca ini berfungsi sebagai pengumpul radiasi matahari

sehingga adsorber dapat menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi sehingga panas yang diserap tersebut tidak keluar. Pada siang hari terjadi proses desorpsi yaitu adsorber menerima panas matahari danterjadi proses desorpsi, pada malam hari adsorber

didinginkan sehingga terjadi proses adsorpsi. Variabel yang mempengaruhi sistem mesin pendingin pada adsorber adalah tekanan (Pgenerator) dan (Tgenerator)

Kata kunci : proses adsorpsi; proses desorpsi; intensitas radisi matahari; kolektor plat datar;

(10)

DAFTAR ISI

1.3.Tujuan Penelitian ... 2

1.4.Manfaat Penelitian... 3

1.5.Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1.Energi Surya ... 5

2.2 Tinjauan Perpindahan Panas ... 6

2.3 Kolektor Surya Pelat Rata ... 10

2.3.1.Faktor Effisiensi ………...…..13

2.3.2 Effisiensi Termal Kolektor Surya ... 14

2.4 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Yang Digerakkan Energi Listrik ... 16

(11)

BAB III METODE PENELITIAN………....32

3.1. Metode Pelaksanaan Penelitian ... 32

3.2. Tempat Penelitian ... 33

3.3. Bahan dan Alat ... 33

3.4. Perancangan Alat Penelitian ... 37

3.5. Analisa data Pengujian Alat Adsorpsi ... 38

3.6. Perancangan Mesin Pendingin... 40

3.6.1.Perancangan Generator dan Kolektor... 40

3.6.2.Dimensi Utama Alat Penelitian... 42

3.6.2.1.Generator dan Kolektor ... 42

3.6.2.2.Kotak Isolasi Adsorber ... 44

3.6.2.3.Kaca Penutup ... 46

3.6.3.Langkah Perancangan Adsorber ... 47

3.6.4.Pelaksanaan Penelitian ... 50

3.6.4.1.Persiapan Penelitian ... 50

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 52

4.1. Data Hasil Pengujian ... 52

4.2. Pengolahan Data ... 53

4.3. Analisa Grafik Pada Adsorber…………..………...54

4.4. Siklus Ideal Sistem Pendingin Dasorpsi ... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 66

5.1. Kesimpulan ... 66

5.2. Saran ... 67

DAFTAR PUSTAKA ... 68

(12)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

QCool Kalor pendinginan Joule

QDrive Kalor kerja Joule

∆H Perubahan entalpi kJ/kg

∆S Perubahan entropi kJ/kgK

Cv Kalor spesifik volume tetap J/kg. K

Cp Kalor spesifik tekanan tetap J/kg. K

QL Kalor laten J

Le Kapasitas kalor spesifik laten J/kg

m Massa zat kg

Qs Kalor sensibel J

ΔT Beda temperatur K

Qsp Kapasitas pendinginan spesifik kJ/s/m2

h koefisien konveksi W/(m2.K)

A Luas total penampang plat dan fin m2

x

∆ Jarak pusat karbon aktif ke plat

k Koefisien konduksi W/mK

t Interval waktu S

Tevap temperatur evaporator K

Tgene temperatur generator K

q laju perpindahan panas watt

(13)

1

ε emisivitas dari pelat-pelat penyerap

2

ε emisivitas dari pelat-pelat kaca

α harga absorpsivitas

massa jenis kg/cm3

( effisiensi

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Alat penguji adsorpsi ... 31

Tabel 4.1. Tekanan adsorber pada proses desorpsi ... 46

Tabel 4.2. Tekanan adsorber pada proses adsorpsi ... 46

Tabel E.1 Sifat-sifat logam... 112

(15)

ABSTRAK

Mesin pendingin siklus adsorpsi yang digerakkan oleh energi surya saat ini sedang dikembangkan terutama pada Negara berkembang. Mesin pendingin siklus adsorpsi

disamping membutuhkan biaya yang ekonomis juga ramah lingkungan. Salah satu yang mempengaruhi kerja dari mesin pendingin ini adalah adsorber/generator/kolektor. Jenis kolektor yang. Luas dari adsorber adalah 0,25 m2 dengan tebal pelat adalah 1 mm. Pada

adsorber ini diisi karbon aktif sebanyak 8 kg. Adsorber ini juga dilengkapi dengan kaca dua lapis dengan tebal kaca adalah 3 mm. Kaca ini berfungsi sebagai pengumpul radiasi matahari

sehingga adsorber dapat menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi sehingga panas yang diserap tersebut tidak keluar. Pada siang hari terjadi proses desorpsi yaitu adsorber menerima panas matahari danterjadi proses desorpsi, pada malam hari adsorber

didinginkan sehingga terjadi proses adsorpsi. Variabel yang mempengaruhi sistem mesin pendingin pada adsorber adalah tekanan (Pgenerator) dan (Tgenerator)

Kata kunci : proses adsorpsi; proses desorpsi; intensitas radisi matahari; kolektor plat datar;

(16)

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang

Mesin pendingin pada saat ini semakin banyak dimanfaatkan sesuai dengan kemajuan

teknologi dan meningkatnya taraf hidup. Penggunaan yang umum adalah untuk mengawetkan makanan. Pada suhu biasa (suhu kamar) makanan cepat menjadi busuk (karena pada temperatur biasa bakteri akan berkembang cepat). Sedangkan pada suhu 4,4 oC atau 40 F

(suhu yang biasa untuk pendinginan makanan), bakteri berkembang sangat lambat sehingga makanan akan lebih tahan lama. Jadi disini makanan dapat diawetkan dengan cara

mendinginkannya, (lit.8 hal.1)

Kegunaan lain dari mesin pendigin adalah penyejuk ruangan,pendingin minuman, untuk membuat es batu, dan lain-lain. Untuk mengawetkan dalam jumlah yang lebih besar

misalnya ditemui pada tempat pemotongan ternak,untuk penyimpanan udang, ikan laut,dan lain-lain. Juga pada kendaraan pengangkut daging/sayuran/ikan ke tempat-tempat yang jauh

dilengkapi dengan mesin pendingin agar tidak busuk sampai di tempat tujuan. Untuk terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan (refrigeran ) yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau dari cair ke gas untuk mengambil panas dari evaporator

dan membunangya di kondensor.

Kebanyakan refrigeran yang digunakan adalah refrigeran dengan jenis clorofluorocarbon (CFC) yang tidak ramah terhadap lingkungan (lit.8,hal.1). Sehingga para

pakar lingkungan hidup semakin gencar memikirkan tentang penipisan lapisan ozon yang dirusak oleh gas-gas klorine yang dilepaskan manusia maupun melalui proses alami. Bahan perusak ozon merupakan turunan dari senyawa klor dan bahan karbon seperti

(17)

menggunakan CFC yang terdiri atas R11,R12,R22, yang dapat merusak lapisan ozon jika terlepas ke udara.R11(CCl2F) paling sering digunakan pada AC sebab memiliki titik didih

yang relative tinggi yaitu 24oC. R12 (CCl2F2), merupakan senyawa kimia group dari methane memiliki titik didih normal -30oC. Biasanya hanya digunakan pada mesin refrigerasi kecil

karena panas penguapan perjumlah refrigerasi cukup kecil.

R22 (CHF2Cl), refrigeran ini digunakan pada mesin freezer dan sebagainya yang menghendaki temperatur yang lebih rendah. Titik didihnya -40oC. Panas penguapan per

jumlah refrigeran sedikit lebih baik disbanding dengan R12.

1.2.Tujuan penulisan

Tujuan dilakukan penelitian skripsi ini adalah:

1. Mendisain dan membuat model fisik dari adsorber/generator dan kolektor sebagai

salah satu komponen dari sistem refrigerasi siklus adsorpsi.

2. Menganalisa unjuk kerja dari kolektor

(18)

1.3. Batasan masalah

Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada :

1. Perancangan pada kolektor atau adsorber

2. Refrigerant yang dipakai adalah karbon aktif dan methanol

3. Variabel yang diamati pada pengujian adalah temperatur (T) dan tekanan (P)

1.4. Manfaat penulisan

Manfaat penulisan skripsi ini adalah :

1. Menghasilkan rekomendasi sistem pendingin yang ramah lingkungan dan hemat energi

2. Sebagai wacana dalam sistem refrigerasi yang dapat dilanjutkan untuk penelitian yang lebih lanjut.

1.5. Sistematika Penulisan

Laporan skripsi ini adalah buku skripsi yang tersusun atas lima (5) bab. Bab I yaitu

pendahuluan, pada bab ini membahas latar belakang penulisan skripsi, tujuan penulisan, batasan masalah, dan manfaat penulisan ksripsi. Pada bab II yaitu tinjauan pustaka, pada bab

ini membahas teori-teori yang dapat mendukung dan menjadi pedoman dalam penyusunan skripsi. Pada bab ini dibahas teori tentang perpindahan panas,teori tentang kolektor surya pelat surya dan prinsip kerja mesin pendingin. Bab III yaitu metodologi, pada bab ini

(19)

dianalisa berupa temperatur dan tekanan pada adsorber. Bab V yaitu kesimpulan dan saran, pada bab ini membahas tentang kesimpulan hasil dari metodologi, analisa dan pembahasan

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Energi surya

Matahari adalah suatu bola dari awan gas dengan suhu yang sangat panas. Diameter bola matahari adalah 1,39 x 109 km,sedangkan jauh rata-rata dengan bumi adalah 1,5 x 1011 km. Matahari berputar pada sumbunya dengan kecepatan sekali putar dalam empat minggu.

Karena matahari terdiri dari kumpulan awan gas dan tidak solid maka bagian ekuatorialnya berputar sekali dalam 27 hari sedangkan kutub-kutubnya berputar sekali dalam 30 hari (lit.7).

Suhu efektif pada permukaan besarnya 5760 K. sedang pada inti temperaturnya dapat mencapai lebih kurang 8 x 106 sampai dengan 40 x 106 K.

Suatu teori yang akhir-akhir ini dapat diterima para ahli mengatakan bahwa radiasi

gelombang elektromagnetik merupakan kombinasi dari gelombang elektrik arus bolak-balik berkecepatan tinggi dengan gelombang medan magnet yang menumbuhkan partikel-partikel

energi dalam bentuk foton. Gelombang energi yang memancar melalui ruangan angkasa memberikan pancaran radiasi dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Radiasi gelombang elektromagnetik dikelompokkan pada panjang gelombang yang memberikan

rangsangan energi yang lebih besar dimana semakin pendek panjang gelombang nya semakin besar energinya. Radiasi yang dipancarkan melalui permukaan matahari mempunyai variasi

panjang gelombang dari yang paling panjang (gelombang radiao) sampai yang paling pendek (gelombang sinar X dan sinar gamma), (lit.7,hal.290).

Jarak rata-rata antara bumi dengan matahari RBM = 1,49 x1011 ,sedangkan besar rapat radiasi

adalah (literatur 2) :

2 kalori cm2/menit = 2 langleys/menit

(21)

1/3 x 103 kalori/m2 dt

Matahari memancarkan energi dalam bentuk radiasi ektromagnetik. Radiasi tersebut

hanya sekitar 50% yang dapat diserap oleh bumi. Menurut pengukuran yang dilakukan oleh badan luar angkasa Amerika Serikat NASA (National Aeronautics and Space

Administration) melalui misi ruang angkasanya pada tahun 1971,diperoleh data tentang besaran konstanta matahari yang harganya sama dengan 1353 Watt/m2. Dari besaran tersebut 7,85% atau 105,8 Watt/m2 dipancarkan melalui sinar ultraviolet, 47,33% atau 640.4 Watt/m2

dipancarkan oleh sinar yang dapat dilihat oleh manusia (visible light) dan 44,85% atau 606,8 Watt/m2 dipancarkan oleh sinar infra merah.

Pada dasarnya energi radiasi yang dipancarkan oleh sinar matahari mempunyai besaran yang tetap (konstan),tetapi karena peredaran bumi mengelilingi matahari dalam bentuk elips maka besaran konstanta matahari bervariasi antara 1308 Watt/m2 dan 1398 Watt/m2 .Dengan

berpedoman pada luas penampang bumi yang menghadap matahari dan yang berputar sepanjang tahun, maka energi yang dapat diserap oleh bumi besarnya adalah 751 x 10

kW-jam.

2.2. Tinjauan perpindahan panas

Sebagai suatu gambaran mengenai tiga cara perpindahan panas dalam sebuah alat

pemanas, panas mengalir secara konduktif sepanjang pelat penyerap dan melaui dinding saluran. Kemudian panas dipindahkan ke fluida dalam saluran dengan cara konveksi; apabila dilakukan dengan sirkulasi dengan sebuah pompa, maka disebut konveksi paksa. Pelat

penyerap yang panas itu melepaskan panas ke pelat penutup kaca (umumnya menutupi kolektor) dengan cara konveksi alamiah dan dengan cara radiasi.

(22)

Jika pada suatu benda terdapat gradient suhu (temperatur gradient), maka akan terjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian yangbersuhu rendah. Dapat

dikatakan bahwa energi berpindah secara konduksi (conduction atau hantaran dan bahwa laju perpindahankalor itu berbanding dengan gradient suhu normal :

Jika dimasukkan konstanta proporsionalitas (proportionality constant) atau tetapan ke sebandingan, maka :

q = -

dimana A adalah luas penampang tegak-lurus pada aliran panas (m2) dT/dx adalah gradien

temperatur dalam arah aliran panas,(K/m) dan q adalah laju perpindahan kalor (Watt). Konstanta positif k disebut konduktivitas termal atau kehantaran (W/(m.K)) , konstanta

positif diberikan agar memenuhi hokum termodinamika yaitu kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala suhu.

2. Konveksi

Pada bagian tepi pelat terbentuk suatu daerah dimana pengaruh gaya viskos semakin

meningkta. Gaya-gaya viskos dapat diterangkan dengan tegangan geser ( antara lapisan-lapisan fluida. Jika tegangan ini dianggap beebanding lurus dengan gradient kecepatan

normal, maka dapat dirumuskan persamaan dasar untuk viskositas :

=

Konstanta proporsional disebut viskositas dinamik.

(23)

oleh kuantitas suatu besaran yang disebut bilangan Reynolds. Untuk aliran melintas pada pelat rata, bilangan Reynld didefenisikan sebagai :

Re =

Dimana, adalah kecepatan aliran bebas (m/s); x adalah jarak dari tepi depan pelat (m);

adalah viskositas kinematik fluida (m2/s)

Transisi dari aliran laminar mejadi trubulen terjadi apabila Re > 5x105 walaupun untuk tujuan analisis angka Reynold kritis untuk transisi di atas pelat rata bisa dianggap 5x105, namun

dalam situasi praktis nilai kritis ini sangat bergantung pada kekasaran permukaan dan tingkat keturbulenan. Tetapi untuk aliran sepanjang pealt selalu trubulen untuk Re 4 x 105. Pada

daerah aliran turbulen, lapisan yang sangat tipis dekat pelat bersifat laminar (laminar

sublayer), dan di sini aksi viskositas dan perpindahan kalor masih pemting. Daerah ini disebut lapisan buffer (buffer layer). Lebih jauh lagi, aliran menjadi sepenuhnya turbulen, dan mekanisme utama penukaran kalor dan momentum melibatkan bongkah-bongkah

makroskopik fluida yang bergerak.

Udara yang mengalir di atas suatu permukaan logam panas,misalnya dalam saluran baja

sebuah alat pemanas udara surya,dipanasi secara konveksi. Arabia saluran udara disebabkan oleh sebuah blower,disebut konveksi paksa; apabila disebabkan oleh gradien massa jenis,maka disebut konveksi alamiah.

Pada umunya,perpindahan panas konveksi dapat dinyatakan dengan hokum pendinginan Newton,sebagai berikut:

q = hA (Tw - Ts) watt

dimana h adalah koefisien konveksi,W/(m2.K); A adalah luas permukaan,m2; Tw adalah temperatur dinding; T adalah temperatur fluida,K. Umumnya koefisien konveksi h

(24)

pemanas cairan surya itu laminar dan tabung-tabungnya adalah relatif pendek, maka bilangan Nusselt rata-rata dan karena itu harga –harga h dalam tabung dapat dicari dari grafik bilangan

Nusselt.

3. Radiasi

Radiasi termal adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu benda karena suhunya. Ada beberapa jenis radiasi elektromagnetik ,radiasi termal hanyalah salah satu

diantaranya. Apapun jenis radiasi itu, ia selalu merambat dengan kecepatan cahaya, 3x1010 m/s. kecepatan ini sama denga hasil perkalian panjang-gelombang denga frekuensi radiasi,

C =

Dimana, C adalah kecepatan cahaya; adalah panjang gelombang dan adalah frekuensi.

Perambatan radiasi termal berlangsung dalam bentuk kuantum-kuantum yang diskrit atau farik (discrete), setaip kuantum mengandung energi sebesar

E = h

Dimana h adalah 6,625 x 10-34 J.s

Bila densitas energi diintegrasikan sepanjang seluruh panjang-gelombang,maka energy total

yang dipancarkan sebanding dengan pangkat empat suhu absolut atau sesuai dengan hukum Stefan-Boltzmann :[2]

Eb =

Dimana, Eb adalah energi yang diradiasikan persatuan waktu dan persatuan luas (Watt/m2),

dan adalah konstanta Stefan-Boltzmann yang nilainya = 5,669x10-8 W/m2. K4. Penukaran panas netto secara radiasi termal adalah:

q = σA

(

T14 −T24

)

Watt

dimana σ adalah konstanta Stefan-Boltsman,5,67 x 108 W/(m2.K4 ); A adalah luas bidang,m2

(25)

Penggunaan energi surya meliputi pengaturan kedudukan permukaan pengumpul (kolektor) pada berbagai sudut dengan bidang horizontal. Sementara pengukuran radiasi

pada permukaan horizontal di banyak tempat sudah dilaksanakan,pemanasan pada permukaan miring harus dihitung. Lapisan luar matahari yang disebut fotosfer

memancarkan suatu spektrum radiasi yang kontiniu.

Radiasi yang dipancarkan oleh permukaan matahari,Es, adalah sama dengan hasil

perkalian konstanta Stefan-Boltzmann

σ

, pangkat empat temperatur permukaan absolute

Ts4, dan luas permukaan πds2, Es = σπds2Ts4 W

Dimana

σ

= 5,67 x 10-8 W/(m2.K4), temperatur permukaan Ts dalam K,dan diameter

matahari ds dalam meter.

Pada radiasi ke semua arah, energi yang diradiasikan mencapai luas permukaan bola dengan matahari sebagai titik tengahnya. Jari-jari (R) adalah sama dengan jarak rata-rata

antara matahari dan bumi. Luas permukaan bola adalah sama dengan 4 Rπ 2,dan fluks radiasi pada satu satuan luas dari permukaan bola tersebut yang dinamakan iradiansi,menjadi:

Dengan garis tengah matahari 1,39 x 109 , temperatur permukaan matahari 762 K,dan

jarak rata-rata antara matahari dan bumi sebesar 1,5 x 1011 m, maka fluks radiasi per satuan luas dalam arah yang tegak lurus pada radiasi tepat di luar atmosfer bumi adalah

(26)

Harga G ini disebut kontanta surya,Gsc pengukuran yang baru-baru ini dilakukan oleh pesawat antariksa telah membenarkan harga Gsc ini,yang kemudian telah diterima oleh

NASA sebagai standar.

2.3. Kolektor surya pelat rata

Data radiasi surya pada bidang miring jarang diperloleh : karakteristik dari permukaan di sekitarnya berbeda antara satu tempat dengan yang lainnya, sehingga standariasasi

pengukuran sukar dibuat. Misalnya, data untuk suatu permukaan miring yang menghadap tanah tertutup salju serta menerima komponenen radiasi karena pemantulan, harus dirinci

dulu kondisi saljunya, yaitu sifat pantulnya.

Karena itu, radiasi total pada suatu permukaan miring biasanya dihitung. Dalam bagian ini dipertimbangkan metode untuk menghitung komponen radiasi pada sutu

permukaan miring. Komponen sorotan IbT diperoleh dengan mengubah radiasi sorotan pada permukaan horizontal menjadi masuk normal dengan menggunakan sudut zenith,

dan kemudian mendapatkan komponen pada permukaan miring dengan menggunakan sudut masuk. Radiasi sorotan pada permukaan horisontal diperoleh dari selisih antara pengukuran radiasi total dan pengukuran radiasi sebaran untuk suatu lokasi tetentu.

Komponen sebaran pada permukaan miring, IdT , dihitung dari komponen horisontal. Perhitungan dapat dilakukan dengan dua cara: yang pertama dengan menggap radiasi

sebaran didistribusi merata; yang kedua,suatu ,metode yang lebih teliti, menggap bahwa sebaran lebih banyak berasal dari daerah langit dekat matahari. Karena untuk kebanyakan daerah, komponen sebaran untuk suatu permukaan horizontal, Id , tidak dapat diperoleh

(27)

reflektansi dari permukaan disekitanya telah diketahui. Radiasi total pada permukaan miring adalah jumlah dari tiga komponen yang diterangkan dengan menggunakan rumus :

IT – IbT + IdT + IrT

Intensitas radiasi langsung atau sorotan per jam pada sudut masuk normal Ibn,

Ibn =

Dimana Ib adalah radiasi sorotan pada permukaan horizontal dan cosØz adalah sudut zenith, untuk permukaan yang dimiringkan dengan sudut terhadap bidang horizontal,

intensitas dari komponen sorotan adalah :

IbT = Ibn cosØT = Ib

Dimana ØT disebut sudut masuk, dan didefenisikan sebaga sudut antara arah sorotan pada sudut masuk normal dan arah komponen tegak lurus ( 90 oC) pada permukaan miring.

Apabila permukaan dimiringkan denga sudut terhadap horizontal, maka hal itu adalah

sama dengan apabila bumi diputar denga arah jarum jam sebesar , dan permukaannya tetap

berada pada kedudukan yang sama,. Hubungan antara cosØz untuk garis lintang –

kemudian datap diganti untuk permukaan yang dimiringkan pada garis lintang . Karena

garis lintang ditentukan dari bidang ekuator, maka kemiringan permukaan megarah ke

ekuator, yaitu bahwa permukaan itu dimiringkan ke selatan. Persamaan untuk sudut ØT , yaitu sudut masuk adalah :

Cos ØT = sinδ. Sin ( – ) + cos δ. Cos ( – ). Cos ω

Radiasi sorotan IbT pada permukaan miring selanjutnya dapat dihitung dari radiasi sorotan Ib

pada sebuah permukaan horizontal,

IbT = Ib

– –

(28)

Apabila dimisalkan, seperti yang sering terjadi, bahwa radiasi sebaran (langit) didistribusikan merata , maka radiasi sebran pada permukaan miring dinyatakan dengan:

IdT = Id

Dimana adalah sudut miring dari permukaan miring dan Id menunjukkan besarnya radiasi sebaran.

Selain komponen radiasi langsung dan sebaran, permukaan penerima juga mendapatkan radiasi yang dipantulkan dari permukaan yang berdekatan; jumlah radiasi yang dipantulkan

tergantung dari reflektansi dari permukaan yang berdektan itu,dan kemiringan permukaan

yang menerima. Radiasi yang dipantulkan per jam, juga disebut radiasi patulan , adalah :

Irt = (IbT + Id)

Dimana =0,20-0,25 untuk permukaan tanpa salju dan 0,7 untuk permukaan lapisan salju.

Prestasi termal kolektor surya pelat rata dijabarkan oleh persamaan effisiensi termal Hottel-Whillier-Bliss. Persamaan tersebut diterapkan secara luas dalam simulasi dan

analisa sistem surya. Pemanasan surya pada umumnya terdiri dari selembar bahan konduktif termal yang disebut pelat penyerap yang menyambung pipa-pipa/pembawa cairan pemindah panas. Radiasi surya ditransmisikan melalui penutup yang transparan

dan diubah menjadi panas pada pelat penyerap tersebut.

Panas yang hilang dari bagian atas pelat penyerap karena konveksi alam dan karena

radiasi ke permukaan dalam dari pelat penutup kaca,tetapi dalam analisis ini hal itu akan diabaikan. Panas ini dikonduksikan oleh pelat kaca ke permukaan luarnya,kemudian dipindahkan ke atmosfer luar secara konveksi dan radiasi.

(29)

Dimana Ut disebut koefisien kerugian atas ,W/(m2.K), dan Tp dan Ta masing-masing adalah temperatur pelat dan temperatur lingkungan. Kebalikan dari Ut,1/Ut, adalah jumlah

tahanan terhadap perpindahan panas dari pelat ke lingkungan yang dinyatakan dengan sirkuit seri-pararel sederhana.

Dalam sirkuit ini,

a. h1 = koefisien konveksi (alam) dalam b. h2 = koefisen radiasi (ekivalen) dalam

c. R(kaca) = harga R dari kaca,tebal/konduktivitas termal =t/k,m2.K/W d. Ho = koefisien konveksi luar

e. Hro = koefisien radiasi (ekivalen) luar

Dimana satuan-satuan untuk koefisien konveksi dan koefisien radiasi adalah W/(m2.K)

Karena dalam suatu sirkuit pararel konduktansi-konduktansi dijumlahkan, dan dalam suatu

sirkuitseri tahanannya dijumlahkan, maka tahanan total dapat ditulis

(

)

a. koefisien konveksi alam hi antara pelat-pelat miring yang dipanasi dari bawah telah

dikorelasikan oleh hollands dan lain-lain untuk sudut miring lain antara 0o dan 70+oy yang dinyatakan dalam bilangan Rayleigh (perbandingan gaya apung terhadap gaya

viskos) dan sudut miring β1. Koefisien tersebut dapat dengan mudah dinyatakan dari sela z, antara pelat penyerap dan penutup kaca, dengan sudut miring sebagai

parameter. Fungsi-fungsi φ12dan φ3didefenisikan sebagai berikut:

(30)

=

(

2

)

Dan temperatur rata-rata (Tm) : Tm =Tp+Tc/2

b. koefisien radiasi dalam (ekivalen) hri

Penukaran panas radiasi antara penyerap dan penutup adalah :

q =

yang dapat ditulis sebagai fungsi koefisien radiasi ekuivalen hri sebagai q = hri (Tp-Tc)

c. Tahanan termal kaca dinyatakan dengan

R(kaca) =

k t

Dimana t adalah tebal kaca, m dan k adalah konduktivitas termal W/(m.K) d. Koefisien konveksi luar ho dihitung dengan

ho = 5,7 + 3.8 V

dimana V adalah kecepatan angin dalam m/s

e. Koefisien radiasi luar ekivalen dapat ditulis sebagai

Hro =

(

)

(31)

Tlangit = 0,0552 (Ta2/3)

Temperatur luar Ta adalah dalam derajat Kelvin (K)

Pelepasan panas sebuah kolektor surya lebih baik sebagai fungsi dari temperatur masuk fluida Ti. Hal ini dapat dilakukan dengan memakai faktor pelepasan panas yang diberilambang FR.

Apabila kerugian panas dinyatakan sebagai fungsi temperatur fluida masuk Ti maka kerugian tersebut dinyatakan sebgai :

UL(Ti-Ta)

Dimana Ti selalu lebih kecil dari pada temperatur pelat yang menjadi dasar bagi UL .

Maka perolehan panas yang dinyatatakan sebagai fungsi temperatur fluida masuk, menjadi :

FR[ (GT ( - UL (Ti-Ta)]

2.3.1 Faktor efisiensi, F

Karena temperatur Tp dari pelat penyerap berubah-ubah sepanjang dan melintang pelat itu, maka persamaan perolehan panas kolektor dan persamaan efisiensi biasanya

dinyatakan dengan fungsi dari temperatur fluida masuk, yang relative mudah dikontrol dan diukur selama pengujian dan operasinya. Langkah pertama untuk mencapai hal tersebut adalah menggunakan effisiensi sirip F.

Perolehan panas melalui lebar sirip (s-d)/2 , adalah :

( )

(

)

Apabila radiasi yang diserap Gt

( )

τα untuk sesaat dibuat sama denga nol,maka aliran panas

dapat ditulis sebagai

(32)

Dimana tahanan terhadap aliran panas dalam sirip adalah

(

)

[

s d F d

]

UL − +

(33)

2.3.2 Effisiensi termal kolektor surya

a) Persamaan efisiensi termal

Perolehan panas atau keluaran berguna dari sebuah kolektor surya pelat rata deberikan

sebagai

FR

[

GT

( )

τα −UL

(

TiTa

)

]

Apabila keluaran ini dibagi dengan masukan, yaitu masukan radiasi pada

kolektor,perbandingan yang dihasilkan adalah

( )

η didefenisikan sebagai termal kolektor, dan FR UL biasanya hampir konstan dalam daerah

operasi kolektor. Dengan demikian persamaan ini dapat dilihat sebagai bentuk persamaan lurus y = b = mx, dimana b adalah sumbu-y yang terpotong dan m adalah kemiringan garis

tersebut. FR

( )

τα adalah titik potong dan -FRUL adalah kemiringan garis lurus, dengan satuan

absis a (Ti-Ta)/GT .

Karena itu bilangan . FR

( )

τα dan -FRUL adalah karakteristik prestasi termal dari kolektor

pelat rata, dan merupakan masukan bagi sejumlah program komputer untuk sistem energi surya.

b) Persamaan empiris untuk koefisien kerugian Ut

Sebuah persamaan empiris disarankan oleh S.A. Klein dan baru-baru ini dimodifikasi oleh

Agarwal dan Larson untuk memperhitungkan ketergantungan sudut Ut pada kemeringin ,

(34)

Dimana :

N = jumlah kaca penutup

F = (1- 0,04 ho + 0,0005ho2)(1+0,091N) C = 250[1-0,0044( -90o)]

Harga ho = 5,7 + 3,8 V W/m2.K

Dimana V adalah kecepatan angin

2.3.3 Benda kelabu

Benda kelabu (gray body) adalah benda yang mempunyai emisivitas monokromatik

) yang tidak bergantung dari panjang-gelombang. emisivitas monokromatik didefenisikan sebagai perbandingan antara daya emisi=monokromatik benda itu dengan daya emisivitas

monokromatik benda hitam pada panjang-gelombang dan suhu yang sama. Penyerapan

radiasi oleh permukaan ditandai oleh fraksi-fraksi dari jumlah ideal yang dipancarkan (ε

,emisivitas) dan diserap (α ,sbsorpsivitas),misalnya,perpindahan panas yang terjadi dalam sebuah kolektor surya adalah perpindahan panas radiasi dari pelat penyerap ke pelat penutup

kaca. Untuk pelat-pelat pararel semacam itu,hubungannya sangat bermanfaat

q =

dimana ε1dan ε2adalah emisivitas dari pelat-pelat penyerap dan kaca.

Radiasi surya adalah radiasi gelombang pendek yang diserap oleh pelat penyerap sebuah

kolektor surya dan diubah menjadi panas. Oleh sebab itu penyerap panas harus memiliki harga α yang cukup tinggi dalam batas yang masih praktis. Pelat penyerap,yang menjadi

panas,memancarkan radiasi termal dalam daerah panjang gelombang yang panjang

(35)

menggunakan permukaan khusus yang memiliki harga absorpsivitas yang tinggi (α

tinggi) dalam daerah panjang gelombang pendek (radiasi surya) dan harga emisivitas

yang rendah (εrendah) dalam daerah inframerah. Permukaan semacam itu disebut permukaan selektif. Salah satu diantaranya adalah dengan memberikan warna hitam (cat

hitam) pada permukaan penyerap. Pelat warna hitam memiliki memiliki harga α=0.98

dan ε=0.98.

Gambar 2.1 tabel emisivitas material.[6]

Emisivitas total benda itu dapat dihubungkan dengan emisivitas monokromatik denagan memperhatikan :

=

E = dλ

Eb = dλ =

=

Dimana, adalah daya emisi benda hitam persatuan panjang-gelombang. Jika terdapat

(36)

=

Emisivitas berbagai benda mungkin berbeda menurut panjang gelombang, suhu, dan

kondisi permukaan. Hubungan fungsi untuk diturunkan oleh Planck dengan menggunakan

konsep kuantum untuk energy elector magnetic. Penurunan itu sekarang biasanya dilakukan dengan metode termodinamika static dan ternyata berhubungan dengan densitas energi :

=

=

Dimana, λ adalah panjang gelombang( ), T adalah suhu (K), C1 adalah 3,743 x 108

W. 4/m2, C2 adalah 1,4387 x 104 4.K

2.3.4 Benda hitam

Bila seberkas sinar enrgi panas mengenai permukaan suatu benda, maka sebagian diserap,sebagian dipantulkan dan sebagian lainnya lagi diteruskan melewati benda itu. Benda

hitam memenuhi persamaan Eb = hal ini karena tidak memantulkan sesuatu radiasi. Jadi

benda hitam adlah, benda yang menyerap seluruh radiasi yang menompanya. Eb disebut daya

emisi (emissive power) benda-hitam. Pada keseimbangan, energi yang diserap benda itu mesti sama dengan energy yang dipancarkan; sebab,jika tidak,tentu ada energi yang mengalir

masuk atau keluar benda itu danmenyebabkan suhunya naik atau turun. Pada keseimbangan dapat ditulus:

EA = qiA

Perbandingan daya emisi suatu benda dengan daya emisi benda hitam pada suhu yang sama

(37)

=

Gambar 2.2 grafik perbandingan antara daya emisi benda hitam dengan benda kelabu dengan daya emisi permukaan nyata

Gambar 2.2 menunjukkan spektrum radiasi relative dan benda hitam pada 3000 F dan benda kelabu ideal yang sebanding dengan emisivitas 0,6. Juga diberikan kurva yang

menunjukkan tingkah laku kira-kira untuk permukaan yang nyta, yang mungkin sangat berbeda dari benda hitam ideal maupun benda hitam ideal. Adanya pergeseran titik maksimum kurva radiasi menjelaskan perubahan warna jika benda dipanaskan. Oleh karena

itu pita panjang gelombang yang dapat dilihat oleh mata terletak 0,3 dan 0,7 , maka hanya

sebagian kecil saja spektrum energi radiasi pada suhu rendah dapat dilihat oleh mata. Ketika benda dipanaskan,intensitas maksimum digeser kearah panjang-gelombang pendek, dan tanda

pertama yang memperlihatkan adanya kenaikan suhu benda ialah warna merah-tua. Dengan peningkatan suhu menjadi lebih tinggi, warna itu berubah menjadi merah cerah, kemudian kuning cerah dan akhirnya putih.

(38)

Dapat disesderhankan denganmembagi kedua ruas persamaan dengan T5

Radiasi total yang dipancarkan pada keseluruhan panjang-gelombang adalah

=

2.4. Siklus mesin pendingin adsorpsi

Mesin pendingin ini membutuhkan energi panas yaitu energi radiasi matahari yang

digunakan sebagi energi untuk berlangsungnya proses pendinginan. Siklus pendingin adsorpsi dapat dilihat pada gambar 2.2. Sistem pendingin adsorpsi ini terdiri atas empat

(39)

Gambar 2.3 diagram Clayperon pada sisitem pendingin siklus adsorpsi [6]

1. Proses Pemanasan (pemberian tekanan)

Pada gambar 2.3 menjelaskan bahwa proses pemanasan dimulai dari titik A dimana

adsorbent berada pada temperatur rendah TA dan pada tekanan rendah Pe (takanan evaporator). Proses ini berlangsung pada siang hari,proses AB: Adsorber menerima panas

sehingga temperatur adsorber meningkat dan diikuti oleh peningkatan tekanan dari tekanan evaporasi menjadi tekanan kondensasi. Selama proses ini tidak ada aliran metanol yang masuk maupun keluar dari adsorber.

2. Proses desorpsi

Pada gambar 2.3 menjelaskan proses desorpsi berlangsung pada waktu panas diberikan

dari titik B ke D sehingga adsorber mengalami peningkatan temperatur yang menyebabkan timbulnya uap desorpsi. Sehingga, sehingga adsorbat yang berada pada adsorben dalam bentuk gas mengalir ke kondensor untuk mengalami proses kondensasi menjadi cair dan

mengalir ke kondensor.

3. Proses pendinginan (penurunan tekanan)

Pada gambar 2.3 menjelaskan proses pendinginan berlangsung dari titik D ke F yang

berlangsung pada malam hari, adsorber melepaskan panas dengan cara didinginkan sehingga suhu di adsorber turun dan diikuti oleh penurunan tekanan dari tekanan kondensasi ke

tekanan evaporasi.

4. Proses adsorpsi

(40)

yang menyebabkan timbulnya uap adsorpsi. Adsorbat dalam bentuk uap dihasilkan dari proses penyerapan kalor oleh adsorbat dari air yang ada disekitar evaporator sebesar kalor

(41)

BAB III

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

(42)

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

(43)

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

(44)

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

(45)

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

(46)

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

(47)

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

(48)

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.

(49)

Gambar 3.9 Model penutup adsorber

(50)

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

(51)

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.

(52)

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

(53)

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

(54)

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

(55)

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,

(56)

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

(57)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data hasil pengujian

Adapun data temperatur adsorber yang diperoleh dari hasil pengujian dilampirkan pada lampiran A :

Data tekanan pada adsorber dapat dilihat pada tabel 4.1 dan tabel 4.2 sebagai berikut:

Tabel 4.1 tekanan adsorber pada proses desorpsi

waktu

Tabel 4.2 tekanan adsorber pada proses adsorpsi

(58)

2:00:00 24.05 -64 29.24 -63 23.89 -65

4.2 Pengolahan data

Pada pengujian ini adsorber dipanaskan dengan radiasi matahari. Kolektor terbuat dari

bahan stainless steel.

 Pengujian pada hari pertama

Laju perpindahan panas antar kaca kolektor dan pelat penyerap dapat dihitung dengan :

q = = = 318,13 W/m2

Koefisien kerugian puncak pada kolektor dengan kemiringan 30o

(59)

Maka, kerugian koefisien puncak adalah 2,68 W/m2.K

Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :

Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran E).

qkonduksi = -kA

Luas pelat (A) = 0,5 m x 0, 5 m = 0,25 m2 Tebal pelat ( adalah 1 x 10-3 m

qkonduksi = -kA = -16,5 W/m.K x 0,25 m2 x = 197.587 W/m2

Laju perpindahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :

q = hA (Tw - Ts) Watt

q = 10 W/m2 0,25 (351,9 K-304 K) = 119,75 W/m2 Perpindahan panas secara radiasi termal adalah:

q = Watt/m2

Ts = 0,0552 (Ta3/2) = 0,0552 (3043/2) = 292,58 K

q = 0,98 x x 0,25 m2 x (350,9 K4 - 292,58 K4)

q = 109,62 W/m2

Sehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah :

qT = – qkonduksi qradiasi

qT = 0,98 x 267.781,5 W/m2 - 197.587 W/m2 - 119,75 W/m2 - 109,62 W/m2 qT = 64.609,5 W/m2

Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah = 64.609,5 W/m2 Effisiensi kolektor adalah :

(

(60)

 Pengujian hari kedua

Laju perpindahan panas antar kaca kolektor dan pelat penyerap dapat dihitung dengan :

q =

Koefisien kerugian puncak pada kolektor dengan kemiringan 30o

Ut = +

Kerugian puncak Ut adalah :

= +

Ut = 0,33 + 0,331 = 0,66 W/m2.K

Maka, kerugian koefisien puncak adalah 0,66 W/m2.K

Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan : Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran E).

qkonduksi = -kA

Luas pelat (A) = 0,5 m x 0, 5 m = 0,25 m2 Tebal pelat ( adalah 1 x 10-3 m

(61)

Laju perpindahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan : q = hA (Tw - Ts) Watt

q = 10 W/m2 0,25 (350,64 K-303,6 K) = 117,6 W/m2 Perpindahan panas secara radiasi termal adalah:

q = watt/m2

Ts = 0,0552 (Ta3/2) = 0,0552 (303,63/2) = 292 K

q = 0,98 x x 0,25 m2 x (350,64 K4 – 292 K4)

q = 108,9 W/m2

Sehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah :

qT = – qkonduksi qradiasi

qT = 0,98 x 234.990,6 W/m2 – 185.337 W/m2 - 117,6 W/m2 - 108,9 W/m2 qT = 44.727,2 W/m2

Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah 44.727,2 W/m2

Effisiensi kolektor adalah :

(

Maka, effisiensi kolektor pada hari kedua adalah 0,19

 Pengujian pada hari ketiga

Laju perpindahan panas antar kaca kolektor dan pelat penyerap dapat dihitung dengan :

q = = = 238,097 W/m2

Tahanan termal kaca dinyatakan dengan

(62)

Koefisien kerugian puncak pada kolektor dengan kemiringan 30o

Ut = +

C = 250[1-0,0044( -90o)]

C = 250[1-0,0044(30-90)] = 316

F = (1- 0,04 ho + 0,0005ho2)(1+0,091N)

ho = 5,7 + 3,8 (0,51) = 7,63

F = (1- 0,04 (7,63))+ 0,0005(7,632)(1+0,091(2)) = 0,77

= +

Ut = 0,008 + 3,32 = 3,32 W/m2.K

Maka, kerugian koefisien puncak adalah 3,32 W/m2.K

Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :

Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran E).

qkonduksi = -kA

Luas pelat (A) = 0,5 m x 0, 5 m = 0,25 m2

Tebal pelat ( adalah 1 x 10-3 m

qkonduksi = -kA = -15,48 W/m.K x 0,25 m2 x = 152.800 W/m2

Laju perpindahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan : q = hA (Tw - Ts) Watt

q = 10 W/m2 x 0,25 (341 K-302,8 K) = 95,5 W/m2 Perpindahan panas secara radiasi termal adalah:

q = Watt/m2

(63)

q = 0,98 x x 0,25 m2 x (341,36 K4 - 290,96 K4)

q = 89,06 W/m2

Sehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah :

qT = – qkonveksi qradiasi

qT = 0,98 x 235.393,4 W/m2 – 152.800 W/m2 - 95,5 W/m2 - 89,06 W/m2 qT = 77.699,14 W/m2

Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah 77.699,14 W/m2

Effisiensi kolektor adalah :

( 3

(64)

4.3 Temperatur lingkungan dan radiasi matahari

Intensitas radiasi pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat

pada gambar 4.1 :

Gambar 4.1 grafik radiasi vs waktu

 Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari pertama

Pengujian dimulai pada : 03 Juni 2011 pada pukul 07.00 Wib Pengujian berakhir pada : 04 Juni 20011 pada pukul 07.00 Wib

Total radiasi matahari 267.781,5W/m2 Radiasi maksimum : 845,6 W/m2

 Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari kedua

Pengujian dimulai pada : 04 Juni 2011 pada pukul 07.00 Wib Pengujian berakhir pada : 05 Juni 20011 pada pukul 07.00 Wib

Total radiasi matahari 234.990,6W/m2 Radiasi maksimum : 841,9W/m2

 Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari ketiga

(65)

Pengujian berakhir pada : 06 Juni 20011 pada pukul 07.00 Wib Total radiasi matahari 235.393,94W/m2

Radiasi maksimum : 930,6W/m2

Temperatur lingkungan pada pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat

dilihat pada gambar 4.2 :

Gambar 4.2 grafik temperatur lingkungan vs waktu

Temperatur lingkungan pada hari pertama Temperatur maksimum : 34,28 oC

Temperatur rata-rata : 31 oC

Temperatur lingkungan pada hari kedua

Temperatur maksimum : 35.8o7C Temperatur rata-rata : 30,6 oC

Temperatur lingkungan pada hari ketiga

Temperatur maksimum : 34.33oC Temperatur rata-rata : 29,8 oC

(66)

4.4 Analisa grafik pada adsorber

Temperatur adsorber pada pengujian hari pertama dapat dilihat pada gambar 4.3 :

Gambar 4.3 grafik adsorber vs waktu pada hari pertama

Gambar 4.3 menyatakan pengkuran temperatur adsorber pada hari pertama dimulai pada pukul 11.29 Wib. Pengukuran diakhiri pada pukul 07.18 Wib. Pada gambar 4.3

menyatakan bahwa siklus mesin pendingin dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu : proses desorpsi yang berlangsung pada siang hari dan proses adsorpsi yang berlangsung pada malam hari. Pada proses desorpsi, temperatur awal tertinggi adalah 61,84 oC berada pada titik 18 dan

temperatur maksimum terjadi pada pukul 14.25 Wib yaitu 105,14 oC pada titik 18. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 18.00 Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah

37,67 oC. Rata-rata radiasi matahari pada hari pertama ini adalah 405,11 W/m2 dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 31 oC.

Gambar 4.3 juga menjelaskan proses adsorpsi hari pertama yang dimulai pada pukul

(67)

temperatur terendah mencapai 21,94 oC pada titik 18 yaitu pada pukul 06.07 Wib dan pada pukul 06.30 temperatur adsorber kembali naik dengan temperatur rata-rata adalah 23,44 oC

dan pada pukul 07.00 Wib temperatur rata-rata adsorber telah mencapai 25,14 oC, hal ini terjadi karena intensitas radiasi matahari telah meningkat yang diikuti naiknya temperatur

lingkungan. Intensitas radiasi matahari pada pukul 07.00 Wib mencapai 158 W/m2 dengan temperatur lingkungan adalah 25,79 oC. Maka dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi telah berhenti pada pukul 07.00 Wib.

Gambar 4.4 grafik adsorber vs waktu pada hari kedua

Gambar 4.4 menyatakan bahwa pengkuran temperatur adsorber pada hari kedua

dimulai pada pukul 09.02 Wib dengan temperatur tertinggi pada awal pengukuran adalah 43,86 oC berada pada titik 17. Pada proses desorpsi Temperatur adsorber mencapai suhu

(68)

temperatur rata-rata adsorber adalah 40,03 oC. Rata-rata radiasi matahari pada hari kedua ini adalah 350,41 W/m2 dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 31,13 oC.

Gambar 4.4 juga menjelaskan proses adsorpsi hari kedua yang dimulai pada pukul 18.00 Wib dengan temperatur tertinggi adsorber adalah 43,10 oC berada pada titik 16,

temperatur terendah mencapai 26,1 oC pada titik 18 yaitu pada pukul 05.41 Wib dan pada pukul 06.30 temperatur adsorber kembali naik dengan temperatur rata-rata adalah 27 oC dan pada pukul 07.00 Wib dengan temperatur rata-rata adsorber telah mencapai 27,26 oC dengan

temperatur maksimum adalah 28,1 oC berada pada titik 16. Hal ini terjadi karena intensitas radiasi matahari telah meningkat yang diikuti naiknya temperatur lingkungan. Intensitas

radiasi matahari pada pukul 07.00 Wib mencapai 135,6 W/m2 dengan temperatur lingkungan adalah 26,98 oC. Maka dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi telah berhenti pada pukul 07.00 Wib.

(69)

Gambar 4.5 menyatakan bahwa pengkuran temperatur adsorber pada hari ketiga dimulai pada pukul 09.25 Wib dengan temperatur tertinggi pada awal pengukuran adalah

39,81 oC berada pada titik 18. Pada proses desorpsi Temperatur adsorber mencapai suhu maksimum 97,35 oC berada di titik 18 pada pukul 14.14 Wib. Proses desorpsi ini berakhir

pada pukul 18.00 Wib. Rata-rata radiasi matahari pada hari ketiga ini adalah 351,80 W/m2 dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 30,27 oC.

Gambar 4.5 juga menjelaskan proses adsorpsi hari ketiga yang dimulai pada pukul

18.00 Wib dengan temperatur tertinggi adsorber adalah 42 oC berada pada titik 16, temperatur terendah mencapai 22,77 oC pada titik 18 yaitu pada pukul 05.15 Wib dan pada

pukul 05.50 temperatur adsorber kembali naik dengan temperatur rata-rata adalah 23,42 oC temperatur maksimum adalah 24,36 oC berada pada titik 12. Intensitas radiasi matahari pada pukul 07.00 Wib mencapai 55,6 W/m2 dengan temperatur lingkungan adalah 24,89 oC.

Gambar 4.6 grafik tekanan vs waktu pada proses desorpsi -60

-50 -40 -30 -20 -10 0

12:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 2:24 4:48

Pressure (CmHg)

(70)

Gambar 4.6 menyatakan proses desorpsi hari pertama dimulai pada tekanan -50 CmHg dan berakhir pada tekanan -47 CmHg. Tekanan turun jika temperatur juga turun dan

tekanan akan naik jika temperatur juga naik. Prsoses desorpsi pada hari kedua dimulai pada tekanan -55 CmHg dan proses desorpsi berakhir pada tekanan -47 cmHg. Pada hari ketiga

dimulai dengan tekanan -55 CmHg dan berakhir pada tekanan -47 CmHg. Tekanan tertinggi pada hari pertama adalah -39 CmHg dengan tekanan terendah adalah -50 CmHg. Tekanan tertinggi pada hari kedua adalah -36 CmHg dengan tekanan terendah adalah -55 CmHg.

Tekanan tertinggi pada hari ketiga adalah -34 CmHg dengan tekanan terendah adalah -55 CmHg.

Gambar 4.7 grafik tekanan vs waktu pada proses adsorpsi

Gambar 4.7 menyatakan proses adsorpsi hari pertama dimulai pada tekanan -54 CmHg dan berakhir pada tekanan -62 CmHg. Tekanan akan turun jika temperatur juga turun

dan tekanan akan naik jika temperatur juga naik. Proses desorpsi pada hari kedua dimulai -80

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

4:48 PM 7:12 PM 9:36 PM 12:00 AM 2:24 AM 4:48 AM 7:12 AM

Pressure (CmHg)

(71)

pada tekanan -55 CmHg dan prosesdesorpsi berakhir pada tekanan- 67 cmHg. Pada hari ketiga dimulai dengan tekanan -59 CmHg dan berakhir pada tekanan -66 CmHg.

Gambar 4.8 grafik tekanan vs temperatur pada proses desorpsi

Gambar 4.8 menyatakan tekanan naik jika temperatur juga naik dan tekanan akan turun jika temperatur juga turun. Temperatur akan semakin rendah jika temperatur adsorber

semakin turun. Tekanan terendah pada hari pertama adalah -50 CmHg dan tekanan tertinggi adalah -39 CmHg pada temperatur 99,85 oC. Tekanan terendah pada hari kedua adalah -55

CmHg pada temperatur 42,89 oC dan tekanan tertinggi adalah -36 CmHg pada temperatur 102,06 oC. Tekanan terendah pada hari ketiga adalah -55 CmHg pada temperatur 42,89 oC dan tekanan tertinggi adalah -44 CmHg.

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

0 20 40 60 80 100 120

Pressure (CmHg)

Temperature oC

Tekanan hari I

Tekanan hari II

(72)

Gambar 4.9 grafik tekanan vs temperatur pada proses adsorpsi

Gambar 4.9 menyatakan tekanan naik jika temperatur juga naik dan tekanan turun jika temperatur juga turun. Tekanan terendah pada hari pertama adalah -67 CmHg pada

temperatur 227,78 oC dan tekanan tertinggi adalah -55 CmHg pada temperatur 38,89 oC. Tekanan terendah pada hari kedua adalah -66 CmHg pada temperatur 26,66 oC dan tekanan

tertinggi adalah -55 CmHg pada temperatur 38,169 oC. Tekanan terendah pada hari ketiga adalah -67 CmHg dan tekanan tertinggi adalah -57 CmHg pada temperatur 35,58 oC.

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

0 10 20 30 40 50

Tekanan hari I

Tekanan hari II

(73)

4.5 Siklus ideal sistem pendingin adsorpsi

P(n) (hPa)

-653,1 -653,1

Pgene Desorpsi

Pemanasan Pendinginan

Adsorpsi

Pevap

-919,8 -919,8

T 280 K 300 K 337,69 K 343.94 K Tevap Tevap Tgene Tgene

Gambar 4.10 grafik diagram Clapeyron ideal

1. Proses pemanasan – desorpsi

Pada gambar 4.10 menunjukkan bahwa, jika adsorber diberi temperatur (diberikan radiasi matahari) maka temperatur adsorber meningkat yang diikuti oleh peningkatan

tekanan. Pada hari pertama temperatur pemanasan adsorber (Tgene) dimulai pada 337,692 K ,adsorber terus dipanasi hingga berakhir pada temperatur 343,94 dengan tekanan adsorber (Pgene) -63,98 hPa

2. Proses pendinginan – adsorpsi

(74)

lingkungan dan diikuti oleh turunnya tekanan. Pada proses penurunan temperature ini juga terjadi penyerapan methanol oleh karbon aktif. Pada proses penyerapan ini, methanol

menguap dengan menyerap temperatur air pada evaporator sehingga temperatur air semakin turun. Temperatur evaporator (Tevap) awal adalah 300,02 K, evaporator terus mengalami

(75)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan :

1. Kolektor yang dirancang adalah kolektor jenis plat datar. Dengan ukuran sebagai

berikut :

 Panjang : 500 mm

 Lebar : 500 mm

 Tebal : 1 mm

 Tinggi : 80 mm

 Kapasitas karbon aktif : 8 kg

2. Kolektor menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menja dipanas, temperatur maksimum yang dapat diubah kolektor ini adalah 110,51 oC, temperatur ini sudah cukup baik untuk digunakan karena sudah diatas temperatur didihmethanol.

3. Effisiensi kolektor yang diperoleh dari haisil pembahsan adalah 0,33 atau 33 % .

5.2 Saran

1. Karbon aktif komersil yang digunakan sebaiknya harus diketahui karaktersitik dan standarisasi karbon aktif yang digunakan atau sebaiknya langsung dipesan dari pabrik

(76)

2. Untuk mengeluarkan air yang terkandung pada karbon aktif tidak perlu lagi dipanaskan dengan menggunakan kompor sudah dapat dipanaskan dengan langsung

menjemur adsorber pada matahari karena temperatur adsorber dapat mencapai 120 oC

(77)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Arismunandar, Wiranto, Teknologi Rekayasa Surya, edisi pertama, cetakan

pertama, Penerbit PT. Pradnya Paramitha, Jakarta (1995).

[2] Holman, J.P, Perpindahan Kalor, edisi keenam,cetakan pertama, ,Penerbit

Erlangga, Jakarta (2000).

[3] M. Li, C.J.sun, and R.Z Wang, Development Of No Valve Solar Ice Maker ,Journal of Aplied Thermal Engineering 865-872 (2004)

[4] Incropera, Frank P, David P. Dewitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, second edition, John Wiley & Sons Inc., New York (1985).

[5] Koestoer, Raldi Sartono, Perpindahan Kalor, edisi pertama, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta (2002)

[6] N.M. Khattab, A novel solar-power adsorpstion refrigeration module,Journal of

solar Energy department, National Research Center, Tahrir Street, Ciro, Egypt (2004).

[7] Pudjanarsa Astu, Djati Nursuhud Mesin Konversi Energi, edisi pertama, Penerbit C.V Andi Offset, Yogyakarta 2006.

[8] Sumanto,Dasar-dasar Mesin Pendingin, edisi pertama, Penerbit Andi Offset,

Yogyakarta (2004).

[9] Yunus A. Cengel, Heat Transfer A Practical Approach, third Edition, Mc

(78)

LAMPIRAN A

Figur

Gambar 2.1 tabel emisivitas material.[6]
Gambar 2 1 tabel emisivitas material 6 . View in document p.35
Gambar 2.2 grafik perbandingan antara daya emisi benda hitam dengan benda kelabu dengan
Gambar 2 2 grafik perbandingan antara daya emisi benda hitam dengan benda kelabu dengan . View in document p.37
Gambar 3.2 termometer raksa
Gambar 3 2 termometer raksa . View in document p.43
Gambar 3.5  Hobo Micro Station smart sensor
Gambar 3 5 Hobo Micro Station smart sensor . View in document p.44
Gambar 3.6 Skema alat pengujian adsorpsi
Gambar 3 6 Skema alat pengujian adsorpsi . View in document p.45
Gambar 3.8 gambar mesin pendingin yang direncanakan.
Gambar 3 8 gambar mesin pendingin yang direncanakan . View in document p.48
Gambar 3.9 Model penutup adsorber
Gambar 3 9 Model penutup adsorber . View in document p.49
Gambar 3.10 Model bagian bawah adsorpsi dan fin
Gambar 3 10 Model bagian bawah adsorpsi dan fin . View in document p.49
Gambar 3.15 Model kaca kolektor
Gambar 3 15 Model kaca kolektor . View in document p.51
Gambar 4.1 grafik radiasi vs waktu
Gambar 4 1 grafik radiasi vs waktu . View in document p.64
Gambar 4.2 grafik temperatur lingkungan vs waktu
Gambar 4 2 grafik temperatur lingkungan vs waktu . View in document p.65
Gambar 4.3 grafik adsorber vs waktu pada hari pertama
Gambar 4 3 grafik adsorber vs waktu pada hari pertama . View in document p.66
Gambar 4.4 grafik adsorber vs waktu pada hari kedua
Gambar 4 4 grafik adsorber vs waktu pada hari kedua . View in document p.67
Gambar 4.5 grafik adsorber vs waktu pada hari ketiga
Gambar 4 5 grafik adsorber vs waktu pada hari ketiga . View in document p.68
Gambar 4.6 grafik tekanan vs waktu pada proses desorpsi
Gambar 4 6 grafik tekanan vs waktu pada proses desorpsi . View in document p.69
Gambar 4.7 grafik tekanan vs waktu pada proses adsorpsi
Gambar 4 7 grafik tekanan vs waktu pada proses adsorpsi . View in document p.70
Gambar 4.8 grafik tekanan vs temperatur pada proses desorpsi
Gambar 4 8 grafik tekanan vs temperatur pada proses desorpsi . View in document p.71
Gambar 4.9 grafik tekanan vs temperatur pada proses adsorpsi
Gambar 4 9 grafik tekanan vs temperatur pada proses adsorpsi. View in document p.72
Gambar 4.10 grafik diagram Clapeyron ideal
Gambar 4 10 grafik diagram Clapeyron ideal . View in document p.73
Tabel -LA temperatur adsorber pada hari pertama tanggal 03-06 Juni 2011 s/d 04 -06 Juni 2011
Tabel LA temperatur adsorber pada hari pertama tanggal 03 06 Juni 2011 s d 04 06 Juni 2011 . View in document p.79
Tabel -LA temperatur adsorber pada hari kedua tanggal 04-06 Juni 2011-05-06 Juni 2011 Sweep
Tabel LA temperatur adsorber pada hari kedua tanggal 04 06 Juni 2011 05 06 Juni 2011 Sweep . View in document p.86
Tabel -LA temperatur adsorber pada hari ketiga tanggal 05-06 Juni 2011 s/d 06-06-Juni 2011
Tabel LA temperatur adsorber pada hari ketiga tanggal 05 06 Juni 2011 s d 06 06 Juni 2011 . View in document p.92
Tabel-LB Intensitas radiasi matahari pada hari pertama pada tanggal 03-juni s/d 04-Juni 2011
Tabel LB Intensitas radiasi matahari pada hari pertama pada tanggal 03 juni s d 04 Juni 2011 . View in document p.99
Gambar D. 5 kawat nyamuk
Gambar D 5 kawat nyamuk . View in document p.112
Gambar D.9 pemanasan adsober dengan kompor
Gambar D 9 pemanasan adsober dengan kompor . View in document p.113
Gambar D.14 evaporator dengan kondensor
Gambar D 14 evaporator dengan kondensor . View in document p.115
Gambar D.18 gambar methanol
Gambar D 18 gambar methanol . View in document p.116
Gambar D 17 tekanan pada absorber
Gambar D 17 tekanan pada absorber . View in document p.116
Tabel lampiran E.1 Nilai sifat-sifat logam
Tabel lampiran E 1 Nilai sifat sifat logam . View in document p.118
Tabel lampiran E.2 Nilai absorpsivitas
Tabel lampiran E 2 Nilai absorpsivitas . View in document p.120

Referensi

Memperbarui...