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
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,
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
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
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
KARTU BIMBINGAN
TUGAS SARJANA MAHASISWA
NO : 991 / TS / 2011 Sub. Program Studi : Konversi Energi
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.
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,
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.
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.
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;
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... .i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR SIMBOL...v
DAFTAR GAMBAR...vii
DAFTAR TABEL...x
ABSTRAK ...xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2. Batasan Masalah ... 2
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
2.5 Karbon Aktif ... 18
2.5.1.Aktivitasi Kimia..………...…..21
2.5.2.Aktivitasi Fisika..………...…..21
2.5.3.Adsorpsi………..………...…..22
2.5.4.Jenis-jenis Adsorpsi..………..………...…..22
2.5.5.Prinsip Kerja Siklus Adsorpsi ………...…..23
2.5.6.Adsorben……...………...…..24
2.5.7.Refrigerant……...………...…..28
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
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
1
ε emisivitas dari pelat-pelat penyerap
2
ε emisivitas dari pelat-pelat kaca
α harga absorpsivitas
massa jenis kg/cm3
( effisiensi
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
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;
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
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
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
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
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
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.
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.
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
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)
Wattdimana σ adalah konstanta Stefan-Boltsman,5,67 x 108 W/(m2.K4 ); A adalah luas bidang,m2
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 absoluteTs4, dan luas permukaan πds2, Es = σπds2Ts4 W
Dimana
σ
= 5,67 x 10-8 W/(m2.K4), temperatur permukaan Ts dalam K,dan diametermatahari 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:
G = 2
4 2 4R
T ds s
σ W/m2
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
G =
(
)
(
)
(
)
1353Harga 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
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
– –
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.
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
(
)
ro o
t h h
kaca k t h h
U = + + + +
1 1
1
2 1
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 φ1,φ2dan φ3didefenisikan sebagai berikut:
(
)
2/3 1/2 1200 357
m
m T
T + ×
=
(
2)
3 / 2 200 1428 m m T T +Dan temperatur rata-rata (Tm) : Tm =Tp+Tc/2
b. koefisien radiasi dalam (ekivalen) hri
Penukaran panas radiasi antara penyerap dan penutup adalah :
q = 1 1 1 ) ( 2 1 4 2 4 1 − + − ε ε
σAT T
yang dapat ditulis sebagai fungsi koefisien radiasi ekuivalen hri sebagai q = hri (Tp-Tc)
dimana
hri =
(
)
(
p c)
c p c p T T T T − − − − 1 1 1 4 4 ε ε σ
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 =
(
)
langit c langit c c T T T T − − 4 4 σ ε
W/(m2.K)
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 :
( )
(
)
[
Gt UL Tb Tc]
F d s − − − τα 2Apabila radiasi yang diserap Gt
( )
τα untuk sesaat dibuat sama denga nol,maka aliran panasdapat ditulis sebagai
(
)
[
s d F d]
Dimana tahanan terhadap aliran panas dalam sirip adalah
(
)
[
s d F d]
UL − +
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(
Ti −Ta)
]
Apabila keluaran ini dibagi dengan masukan, yaitu masukan radiasi pada
kolektor,perbandingan yang dihasilkan adalah
( )
−
=
−T T i L R R
G
T
U
F
F
τα
aη
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 satuanabsis a (Ti-Ta)/GT .
Karena itu bilangan . FR
( )
τα dan -FRUL adalah karakteristik prestasi termal dari kolektorpelat 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 ,
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 =
1 1 1
) (
2 1
4 2 4 1
− +
−
ε ε
σAT T
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
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
[image:35.595.237.371.242.436.2]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
=
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
=
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.
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
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
yang menyebabkan timbulnya uap adsorpsi. Adsorbat dalam bentuk uap dihasilkan dari proses penyerapan kalor oleh adsorbat dari air yang ada disekitar evaporator sebesar kalor
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
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
Spesifikasi:
[image:43.595.225.404.98.299.2]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
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
[image:44.595.178.419.341.573.2]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
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
[image:45.595.158.483.346.566.2]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
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
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
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.
Gambar 3.9 Model penutup adsorber
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
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
[image:51.595.160.451.76.322.2]Kaca penutup berfungsi untuk mengurangi kerugian panas yang mengalir ke luar. Kaca menyerap dan mengembalikan panas ke adsorpsi.
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
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
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
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,
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
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 Temperatur o C Tekanan (CmHg) Temperatur o C Tekanan (CmHg) Temperatur o C Tekanan (CmHg)
hari I hari I hari II hari II hari III hari III
9:00 AM 60 -50 42.89 -55 42.89 -55
10:00 AM 60 -50 70.85 -43 51.63 -49
11:00 AM 60.69 -50 89.78 -41 64.78 -47
12:00 PM 73.64 -48 90.93 -39 75.93 -46
1:00 PM 94.03 -42 99.21 -38 83.21 -44
2:00 PM 99.85 -39 102.06 -36 81.06 -45
3:00 PM 72.79 -41 66.9 -48 82.9 -44
4:00 PM 64.82 -46 56.86 -50 59.86 -50
5:00 PM 63.94 -47 60.63 -47 54.63 -47
Tabel 4.2 tekanan adsorber pada proses adsorpsi
waktu Temperatur o C Tekanan (CmHg) temperatur o C Tekanan (CmHg) Temperatur o C Tekanan CmHg
hari I hari I hari II hari II hari III hari III
18:00:00 38.89 -55 41.58 -59 35.58 -57
19:00:00 33.49 -58 38.16 -55 32.39 -58
20:00:00 28.39 -60 36.08 -56 27.64 -59
21:00:00 27.43 -62 34.68 -57 26.68 -59
22:00:00 26.67 -62 33.43 -59 25.14 -60
23:00:00 26.00 -62 32.74 -60 25.11 -61
0:00:00 25.04 -63 30.56 -62 24.85 -64
2:00:00 24.05 -64 29.24 -63 23.89 -65
3:00:00 23.61 -66 29.32 -63 23.85 -65
4:00:00 23.35 -66 29.12 -63 23.19 -66
5:00:00 22.90 -67 27.10 -65 22.89 -67
6:00:00 22.78 -67 26.66 -66 22.88 -67
6:30:00 23.31 -67 26.66 -66 22.66 -67
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
Ut = +
C = 250[1-0,0044( -90o)]
C = 250[1-0,0044(30-90)] = 316
F = (1- 0,04 ho + 0,0005ho2)(1+0,091(N))
ho = 5,7 + 3,8 (1,28) = 10,56
F = (1- 0,04 (10,56))+ 0,0005(10,562)(1+0,091(2)) = 0,64
= +
Ut = 0,07 + 2,61 = 2,68 W/m2.K 1
1 1
) (
2 1
4 2 4 1
− +
−
ε ε
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 :
(
Pengujian hari kedua
Laju perpindahan panas antar kaca kolektor dan pelat penyerap dapat dihitung dengan :
q =
1 1 1
) (
2 1
4 2 4 1
− +
−
ε ε
σAT T
= = 309, 64 W/m2
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)) = 0,72
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
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
R(kaca) = = = 3,846 x 10-3 m2oC/W 1
1 1
) (
2 1
4 2 4 1
− +
−
ε ε
σAT T
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
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
4.3 Temperatur lingkungan dan radiasi matahari
Intensitas radiasi pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat
[image:64.595.73.549.154.383.2]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
Pengujian dimulai pada : 05 Juni 2011 pada pukul 07.00 Wib 0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
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
[image:65.595.73.535.208.441.2]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
0 5 10 15 20 25 30 35 40
4:48 AM 9:36 AM 2:24 PM 7:12 PM 12:00 AM 4:48 AM 9:36 AM
Ambient Temperature
oC
Time (Wib)
4.4 Analisa grafik pada adsorber
[image:66.595.116.546.132.394.2]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
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
[image:67.595.76.530.295.570.2]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
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
[image:68.595.114.547.433.698.2]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.
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
[image:69.595.107.570.430.697.2]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)
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.
[image:70.595.72.561.333.606.2]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)
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
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 pad