i
STUDI EKSPERIMENTAL PENDINGIN ADSORBSI
AMONIA - CaCl2
ENERGI SURYA MENGGUNAKAN
PERBANDINGAN AMONIA - CaCl
20,6
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
MARTINUS NOPI NIM: 085214047
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
EKSPERIMENTAL STUDY OF SOLAR ENERGY
AMONIA - CaCl2
ADSORBTION REFRIGERATION
USING 0,6 AMONIA - CaCl
2RATIO
FINAL PROJECT
Presented as a partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Bachelor of Engineering degree
in Mechanical Engineering Study Program
By:
MARTINUS NOPI Student Number: 085214047
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah asli karya tulisan saya dan di dalamnya tidak terdapat karya tulis yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, ataupun pernah diajukan dan atau dibuat di perguruan tinggi lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 13 Agustus 2012 Penulis,
viii
ABSTRAK
Akhir-akhir ini di Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau daerah terpencil, kebutuhan akan sistem pendingin untuk bahan makanan, hasil panen, hasil perikanan dan untuk keperluan penyimpanan obat semakin meningkat. Sistem pendinginan yang ada saat ini kebanyakan bekerja dengan sistem kompresi uap menggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Masalah yang ada adalah belum semua daerah di Indonesia memiliki jaringan listrik sehingga sistem pendingin sederhana yang bekerja tanpa energi listrik merupakan alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan akan sistem pendingin di daerah seperti ini, selain itu refrijeran sintetik mempunyai dampak negatif pada lingkungan. Sistem pendingin absorbsi gas amoniak salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik. Sistem pendingin absorbsi amoniak-air hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Amonia dan CaCl2
bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif terhadap lingkungan tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin absorbsi sederhana dengan refrijeran amoniak dan mengetahui unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan oleh sistem pendingin adsorbsi ini.
Alat penelitian terdiri dari generator (juga sebagai absorber), kondensor dan evaporator. Bahan yang digunakan dalam pembuatan generator dan pipa-pipa penghubung adalah stainless steel. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (T1), temperatur kondensor (T2),
temperatur evaporator (T3), temperatur bak evaporator (T4), tekanan generator
(P1), tekanan evaporator (P2), waktu pencatatan data (t) dan intensitas radiasi
surya (G).
Hasil penelitian telah berhasil membuat sebuah sistem pendingin adsorbsi amonia-CaCl2. Temperatur terendah yang dicapai adalah 5oC dan
COP terbaik 0.81, serta dapat mengetahui efek massa air dalam evaporator pada unjuk kerja pendingin absorbsi amonia CaCl2.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkah dan rahmat, sehingga laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik untuk program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penulis merasakan bahwa penelitian tugas akhir ini merupakan penelitian yang tidak mudah, dituntut keterlibatan langsung dalam pengambilan data, pemahaman terhadap sistem alat dan persamaan yang digunakan, serta penanggulangan yang tepat terhadap permasalahan yang dihadapi.
Penelitian Tugas Akhir dengan judul “Studi Eksperimental Pendingin Adsorbsi Amonia - CaCl2 Energi Surya Menggunakan Perbandingan Amonia - CaCl2 0,6”
ini dapat berjalan dengan baik karena adanya bantuan secara langsung maupun tidak langsung dan kerjasama dari berbagai pihak. Menyadari hal itu, maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa. S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii
ABSTRAK ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.l Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian... 3
1.3 Manfaat Penelitian ... 4
1.4 Batasan Masalah ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 6
xi
BAB III. METODE PENELITIAN ... 33
3.1 Deskripsi Alat ... 33
3.2 Variabel Yang Diukur ... 34
3.3 Prosedur Penelitian ... 34
3.4 Peralatan Pendukung ... 36
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………. 37
4.1 Data Hasil Penelitian………... 37
4.2 Data dan Perhitungan ... 41
4.3 Grafik dan Pembahasan ... 42
BAB V. PENUTUP ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data pemanasan pertama ... 37
Tabel 4.2. Data pendinginan pertama ... 38
Tabel 4.3. Data pemanasan kedua ... 38
Tabel 4.4. Data pendinginan kedua ... 39
Tabel 4.5a. Data pemanasan ketiga ... 39
Tabel 4.5b. Data pemanasan ketiga ... 40
Tabel 4.6. Data pendinginan ketiga ... 40
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema alat pendingin adsorbsi generator vertikal dan evaporator
tanpareceiver, (Yudhokusumo, 2011) ... 7
Gambar 2.2. Skema alat pendingin absorbsi amonia-air (Heribertus, 2012)... 8
Gambar 2.3. Siklus pendinginan absorbsi ... 10
Gambar 2.4. Kalsium Klorida ... 15
Gambar 2.5. Amonia (NH3)... 18
Gambar 2.6. Skema diagram alir refrigeration Carnot... 22
Gambar 2.7. kolektor surya plat datar ... 27
Gambar 2.8a. Kolektor plat parabolik silinder ...…... 28
Gambar. 2.8b. Kolektor parabola ...……...……… 28
Gambar 2.9. Kolektor plat datar evacuated………... 29
Gambar 2.10. Perbandingan 3 jenis kolektor………...……... 30
Gambar 3.1 Skema rangkain alat………...……… 33
Gambar 3.2. Variabel yang diukur………...……....…….. 34
Gambar 4.1. Grafik perbandingan temperatur pendinginan terhadap waktu... 43
Gambar 4.2. Diagram perbandingan temperatur evaporator minimum pada percobaan pendinginan menggunakan kadar amonia 20%, 40% dan 60%... 43
Gambar 4.3. Perbandingan tekanan evaporator terhadap waktu ... 44
xiv
Gambar 4.5a. Grafik perbandingan tekanan evaporator pada saat proses disorbsi percobaan pertama terhadap intensitas radiasi surya... 46 Gambar 4.5b. Grafik perbandingan tekanan evaporator pada saat proses disorbsi
percobaan pertama terhadap intensitas radiasi surya ... 46 Gambar 4.5c. Grafik perbandingan tekanan evaporator pada saat proses disorbsi
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Akhir-akhir ini di Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau daerah terpencil, kebutuhan sistem pendingin untuk bahan makanan, hasil panen, hasil perikanan dan untuk keperluan penyimpanan obat semakin meningkat. Sistem pendinginan yang ada saat ini kebanyakan bekerja dengan sistim kompresi uap menggunakan energi listrik dan absorber sintetik seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Masalah yang ada adalah belum semua desa atau daerah memiliki jaringan listrik sehingga sistim pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa adanya jaringan listrik bisa menjadi alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan sistem pendingin di daerah yang belum ada jaringan listrik. Selain itu absorber sintetik umumnya mempunyai dampak negatif pada lingkungan seperti merusak lapisan ozon dan dapat menimbulkan pemanasan global.
merupakan absorber sintetik misalnya air sehingga resiko kerusakan alam seperti yang dapat disebabkan sistem pendingin kompresi uap karena menggunakan absorber sintetik tidak terjadi.
Pada dasarnya penelitian ini bertujuan untuk menerapkan sistim pendingin absorbsi energi panas menggunakan absorber CaCl2 untuk
memenuhi kebutuhan sistem pendingin di masyarakat terutama di daerah yang belum terdapat jaringan listrik. Dapat atau tidaknya suatu sistem pendingin diterapkan pada masyarakat ditentukan oleh beberapa hal, yaitu:
a) Bagaimana unjuk kerja yang dapat dihasilkan oleh sistim pendingin tersebut. Unjuk kerja suatu sistim pendingin dapat dilihat dari temperatur terendah yang dapat dicapai dan koefisien unjuk kerja (COP) yang dapat dihasilkan. Temperatur terendah dan COP yang dihasilkan harus dapat memenuhi kapasitas pendinginan (laju pendinginan) yang diperlukan masyarakat.
b) Disain alat pendingin tersebut harus dapat dioperasikan dan dirawat sendiri oleh masyarakat pengguna serta dapat dibuat dengan teknologi dan bahan yang ada di daerah tersebut.
biogas dan energi surya. Pada penelitian ini sumber panas disimulasikan dengan kompor listrik agar mudah dalam pengukuran besar daya pemanasan pada generator.
Kondensor spiral dipilih karena menghasilkan efektivitas yang lebih baik dalam mengembunkan uap air dibandingkan kondensor tabung. Hal ini disebabkan luas kontak perpindahan panas kondensor spiral lebih besar jika dibandingkan kondensor tabung. Efektivitas yang lebih baik ini memungkinkan kondensor spiral menghasilkan unjuk kerja alat pendingin yang lebih baik. Kondensor tabung memiliki keuntungan dalam hal kemudahan pembuatannya dibandingkan kondensor spiral.
Koefisien unjuk kerja (COP) juga dipengaruhi oleh jumlah volume amonia. Volume amonia yang lebih besar akan menghasilkan laju pendinginan yang lebih besar tetapi belum tentu menghasilkan COP yang lebih baik, hal ini disebabkan volume amonia yang lebih besar juga memerlukan energi panas yang lebih banyak.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Membuat model pendingin adsorbsi sederhana.
2. Mengetahui temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan oleh sistem pendingin adsorbsi.
1.3 Manfaat Penelitian
1. Menambah kepustakaan teknologi alat pendingin dengan sistem adsorbsi menggunakan energi surya.
2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi alat adsorbsi dengan energi surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan dan mengurangi kerusakan alam (karena adsorber sintetis). 3. Mengurangi ketergantungan pada minyak bumi dan listrik sebagai
penggerak alat pendingin.
1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini akan digunakan 1 (satu) jenis alat adsorbsi yakni alat adsorbsi dengan kolektor parabola silinder untuk diteliti pengaruhnya terhadap unjuk kerja alat adsorbsi. Unjuk kerja alat adsorbsi dinyatakan dengan pendinginan yang dihasilkan alat adsorbsi.
Penggunaan kalsium klorida ( CaCl2) sebagai adsorber dan amonia
sebagai refijerannya dalam penelitian ini, memiliki kadar perbandingan antara amonia dengan CaCl2 sebesar 0,6 atau 60%. Hal ini dikarenakan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan
Gambar 2.1. S
. Skema alat pendingin adsorbsi generator evaporator tanpareceiver(Yudhokusumo, 2011
rangan:
aluran untuk menampung amonia yang akan lat. Bagian ini bisa diganti dengan pentil divakum.
eranball valve¾ inci ipa ¾ inci
enguat katup fluida satu arah
enerator yang juga sekaligus sebagai adsorber enguat generator
ator vertikal dan o, 2011)
kan dimasukkan ke il saat alat akan
r
1
2
3
4
5
6
8
7
9
10
11
Kemudian hal ini berkembang pada penelitian yang dapat menghasilkan temperatur pendinginan terendah yang bisa tercatat adalah -5oC dengan variasi massa air pada data kedua. COP atau unjuk kerja terbaik yang dihasilkan pada penelitian ini adalah 0,92, yaitu COP pada data pertama dan ketiga dengan variasi massa air (Heribertus Hari Bekti Pratama, 2012). Berikut adalah skema Gambarnya:
Gambar 2.2 Skema alat pendingin absorbsi amonia-air (Pratama, 2012) keterangan:
1. Saluran untuk menampung amonia yang akan dimasukkan ke alat. Bagian ini bisa diganti dengan pentil saat alat akan divakum.
2. Keran ¾ inchi utama untuk memasukkan amonia-air 3. Pipa ¾ untuk jalan masuk amonia-air
5. Generator yang juga berfungsi sebagai adsorber 6. Keran ¾ inchi untuk mengatur tekanan di evaporator 7. Manometer
8. Evaporator yang juga berfungsi sebagai kondensor
9. Receiver untuk menampung butir-butir air yang terbawa uap amonia 10. Ember pendingin untuk mendinginkan generator saat proses pendinginan
dan adsorbsi
11. Kotak pendingin untuk meletakkan benda-benda yang ingin didinginkan. Evaporator diletakkan di dalam kotak ini saat proses absorbsi.
Banyak hal yang dapat mempengaruhi unjuk kerja pendinginan sistem adsorbsi ini maka sangat penting penelitian-penelitian semacam ini dilakukan agar alat yang dihasilkan nantinya bisa menjadi lebih baik.
2.2 Dasar Teori
Alat pendingin absorbsi umumnya terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu: (1) generator, (2) kondensor dan (3) evaporator. Siklus pendinginan absorpsi terdiri dari proses absorpsi (penyerapan) absorber kedalam adsorber dan proses pelepasan amonia dari adsorber (proses desorbsi) proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.
pengukuran besar energi panas yang digunakan. Absorban yang digunakan pada penelitian ini adalah amonia cair. Pada sistim pendingin adsorbsi dengan amonia cair diperlukan bahan lain sebagai adsorber yakni CaCl2.
Adsorber berfungsi untuk menyerap uap air pada sistem pendingin agar proses pendinginan bahan (makanan atau obat) dapat berlangsung.
Gambar 2.3. Siklus pendnginan adsorbsi
Proses yang terjadi jika menggunakan amonia cair adalah sebagai berikut : energi panas dari surya menaikkan temperatur campuran CaCl2
yang ada di dalam generator. Pada temperatur dan tekanan tertentu amonia akan menguap dan terpisah dari CaCl2, proses ini disebut proses desorbsi.
amonia di dalam evaporator turun maka temperatur juga akan turun sampai temperatur tertentu (sekitar 5 OC sampai 10OC). Evaporator diletakkan di dalam sebuah kotak pendingin. Di dalam kotak pendingin tersebut diletakkan bahan-bahan yang akan didinginkan. Karena mendinginkan bahan maka amonia dalam evaporator akan menguap dan mengalir kembali ke dalam generator. Di dalam generator uap amonia tersebut diserap oleh CaCl2, proses ini disebut adsorbsi. Siklus tersebut akan berlangsung terus
selama ada sumber panas. Selama proses desorbsi maka pendinginan di dalam evaporator tidak dapat dapat terjadi karena seluruh air berada di dalam generator, oleh karena proses pendinginan tidak berlangsung secara kontinyu maka pendinginannya dikatakan berlangsung secara intermittent. Agar proses pendinginan bahan dapat berlangsung secara kontinyu maka harus terdapat dua alat pendingin, jika satu alat digunakan untuk mendinginkan bahan makanan atau obat (proses adsorbsi) maka pada alat yang lain dilakukan pemanasan (proses desorbsi).
Macam-macam absorber:
Adapun beberapa macam absorber atau refrijeran yang bisa digunakan untuk sistem pendingin absorbsi, yaitu:
1. Amonia-Air
yang dibutuhkan mendekati atau di bawah 0 ºC. Sistem amonia-air mempunyai hampir seluruh kriteria yang diperlukan di atas, kecuali bahwa zat-zat tersebut dapat bersifat korosif terhadap tembaga dan campurannya, serta sifat amonia yang beracun sehingga membatasi penggunaannya untuk pengkondisian udara. Kelemahan sistem amonia-air yang paling utama adalah air yang juga mudah menguap sehingga amonia yang berfungsi sebagai refrigeran masih mengandung uap air pada saat keluar dari generator dan masuk keevaporator melalui kondensor. Keadaan ini dapat menyebabkan uap air meninggalkan panas di evaporator dan meningkatkan suhunya sehingga dapat menurunkan efek pendinginan. Untuk menghindari hal itu, mesinpendingin absorbsi dengan sistem amonia-air umumnya dilengkapi denganrectifierdananalyze.
Amonia yang masih mengandung uap air dari generator melalui rectifier, suatu mekanisme yang bekerja seperti kondenser akibat adanya arus
2. Air-Litium bromida
Sistem air-litium bromida banyak digunakan untuk pengkondisian udara dimana suhu evaporasi berada di atas 0 ºC. Litium Bromida (LiBr) adalah suatu kristal garam padat, yang dapat menyerap uap air. Larutan cair yang terjadi memberi tekanan uap yang merupakan fungsi suhu dan konsentrasi larutan. Hubungan antara entalpi dengan persentase litium-bromida dalam larutan LiBr pada berbagai suhu larutan. Proses terjadi kristalisasi larutan LiBr-H2O, yaitu pada keadaan yang mana larutan mengalami pemadatan. Proses yang terjadi pada wilayah melewati batas kristalisasi akan mengakibatkan pembentukan lumpur padat dan penyumbatan sehingga mengganggu aliran di dalam pipa.
3. Karbon Aktif
Karbon aktif atau arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Daya serap karbon aktif ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi.
akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai.
Karbon aktif dipakai dalam proses pemurnian udara, gas dan larutan atau cairan, dalam proses recoverysuatu logam dari biji logamnya. Dipakai juga dalam pemurnian gas dan udara, safety mask dan respirator, seragam militer, adsorbent foams, industri nuklir, penyerap rasa dan bau dari air, aquarium, cigarette filter, dan juga penghilang senyawa-senyawa organik dalam air. Sesuai dengan salah satu fungsi di atas, maka karbon aktif juga dipakai di Unit CO2Removalpada Pabrik Amonia.
4. Zeolit-Air
Zeolit memiliki beberapa sifat, berikut adalah sifatnya sebagai absobrsi : Pada keadaan normal, ruang hampa dalam Kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada disekitar kation.
memisahkan mol
molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan ya yang mampu mengabsorbsi uap dan gas, m bagai absorber sistem pendingin absorbsi.
lorida (CaCl2)
sium klorida (CaCl2) adalah senyawa ionik y
(logam alkali tanah) dan klorin. Kalsium kl erti: tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak kan secara ekstensif di berbagai industri dan apl
Gambar 2.4. Kalsium Klorida (CaCl2)
awa kimia ini adalah produk sampingan da ay, atau juga dikenal sebagai proses amonia-soda
s utama yang digunakan oleh industri dalam
kalsium karbonat dimana kalsium karbonat direaksikan dengan asam klorida, sehingga menghasilkan kalsium klorida. Kalsium klorida dibuat dari campuran antara Larutan asam klorida dengan kalsium hidroksida dengan reaksi sebagai berikut:
CaCO3+HClCaCl2+H2CO3
Penggunaan Kalsium klorida (CaCl2)
Di Amerika kalsium klorida (CaCl2) biasa digunakan untuk
Sifat Higroskopi Kalsium Klorida (CaCl2)
Higroskopi adalah kemampuan suatu zat untuk menyerap molekul air dari lingkungannya baik melalui adsorbsi. Suatu zat disebut higroskopis jika zat itu mempunyai kemampuan menyerap molekul air yang baik. Contoh zat-zat higroskopis adalah madu, gliserin, etanol, metanol, asam sulfat pekat, dan natrium hidrokida (soda kaustik) pekat. Kalsium klorida merupakan zat yang sangathigroskopis, sehingga kalsium klorida akan larut dalam molekul-molekul air yang diserapnya. Karena bahan-bahan higroskopis memiliki afinitas (daya serap) yang kuat terhadap kelembapan udara, biasanya disimpan di wadah tertutup.
Karena sifat daya serapnya yang cukup bagus dan bisa digunakan untuk menyerap amonia (NH3) tanpa mengakibatkan reaksi kimia yang
berbahaya, maka dari 5 (lima) jenis absorber tersebut, dipilihlah CaCl2
sebagai bahan adsorber untuk penelitian sistem pendingin ini.
Refrijeran yang digunakan:
Amonia (NH3)
Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya
amonia). Walaupun
laupun amonia memiliki sumbangan penting ba i, amonia sendiri adalah senyawa kaustik (ba kulit) dan dapat merusak kesehatan. Administra n Pekerjaan Amerika Serikat memberikan bata n amonia dalam gas berkonsentrasi 35 ppm (part u 8 jam untuk 25 ppm volume. Kontak deng
si tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-pa kibatkan kematian. Sekalipun amonia di AS dia
rbakar, amonia masih digolongkan sebagai bah n pengangkutan amonia berjumlah lebih besar
sertai surat izin.
Gambar 2.5 Amonia (NH3)
onia yang digunakan secara komersial dina ilah ini menunjukkan tidak adanya air pada
ng bagi keberadaan (bahan yang dapat strasi Keselamatan batas 15 menit bagi (part-per million) dengan gas amonia u-paru dan bahkan diatur sebagai gas bahan beracun jika sar dari 13,248 L
Karena amonia mendidih di suhu -33,35°C, cairan amonia harus disimpan dalam tekanan tinggi atau temperatur amat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya amat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam sungkup asap. "Amonia rumah" atau amonium hidroksida adalah larutan NH3dalam air.
Sifat-sifat amonia murni:
a) Titik beku -77,74oC dan titik didih -33,35oC.
b) Pada suhu dan tekanan biasa bersifat gas dan tidak berwarna, berat jenisnya lebih ringan daripada berat jenis udara (Berat jenis uap amonia = 600 kg/m3dan udara = 1000 kg/m3)
c) Baunya sangat menyengat.
d) Amonia memiliki sifat basa, larutan amonia yang pekat mengandung 28% - 29% amonia pada suhu 25oC
e) Amonia memiliki kemampuan menetralisir asam dan saat dilarutkan dalam air akan membentuk amonium bermuatan positif (NH4 +) dan ion
hidroksida bermuatan negatif (OH-)
Pembuatan Amonia(NH3):
1. Gas amonia dibuat menurut proses Haber & Bosch: N2 + 3 H2 → 2NH3
22,8 kal pada suhu reaksi 530oC dan tekanan 150 - 200 atm dengan katalis Fe2O3/Ni/Pt/Pd. Reaksi tersebut merupakan reaksi eksoterm namun harus
dilangsungkan pada suhu tinggi, hal ini disebabkan karena kedua gas tersebut bersifat lembam. Gas nitrogen berasal dari udara sedangkan hidrogen berasal daricrackinggas alam.
2. Pada zaman dahulu amonia diperoleh sebagai hasil sampingan gas lampu (hasil penyulingan kering batu bara) dalam bentuk garam sulfat atau karbonat, kemudian dibebaskan dengan Ca(OH)2.
3. Di laboratorium, jika diperlukan gas amonia dalam jumlah sedikit dapat dibuat dengan membebaskan garam-garam amonium dengan kapur (mis. NH4Cl + Ca(OH)2).
Kegunaan Amonia pada umumnya
1) Di laboratorium banyak digunakan sebagai pereaksi analisis, baik kualitatif maupun kuantitatif.
2) Dalam rumah tangga bisa digunakan dalam campuran pembersih sendok garpu perak dan barang logam lainnya.
3) Dalam PPPK (Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan) digunakan untuk obat sengatan serangga untuk menetralkan asam racunnya.
5) Zat ini juga digunakan sebagai campuran pembuat pupuk untuk menyediakan unsur nitrogen bagi tanaman.
Unjuk Kerja Pendingin Adsorbsi
Pada penelitian ini, analisa digunakan pendekatan siklus pendingin carnot, ini dikarenakan untuk perhitungan kerja pemanasan pada
temperatur refrijeran dan adsorber pada generator tidak bisa dilakukan, karena tidak mungkinnya peletakkan termokopel di dalam generator untuk mengukur temperatur pada amonia dan CaCl2, berikut penjelasan siklus
pendingin carnot:
Karena proses melingkar carnot adalah proses reversible, maka proses dapat dibalik. Proses yang dibalik ini disebut refrigerator carnot. Jadi refrigerator carnot bekerja dengan kebalikan dari mesin carnot.
Gambar 2.6. Skema diagram alir refrigeration carnot Jadi dapat dibuat hubungan :
W = Q2–Q1 (1)
Koefisien prestasi (Coefficient of Performance),
COP = (2)
= (3)
= (4)
Dari persamaan (1) dan (2) didapat hubungan :
=
(5)Unjuk kerja pendingin adsorbsi umumnya dinyatakan dengan koefisien prestasi adsorbsi (COPAdsorbsi) dan dapat dihitung dengan
persamaan (Arismunandar, 1995) :
Kerja pendinginan dapat dihitung dengan persamaan (Arismunandar, 1995) :
Kerja pendinginan =∆(m.h)evaporator (7)
Kerja pemanasan pada generator dapat dihitung dengan persamaan (Arismunandar, 1995) :
Kerja pemanasan = . ( )
∆ + ( . ℎ ) (8)
dengan:
ℎ = entalpi penguapan (latent heat of vaporisation)
Amonia mempunyai sifat alami dapat menguap pada temperatur rendah jika tekanan disekitar amonia juga rendah sehingga amonia tersebuat dapat digunaan sebagai bahan pendingin (adsorber). Selama tekanan disekitar amonia rendah maka proses pendinginan dapat terus berlangsung, hal ini tergantung pada efektivitas CaCl2 dalam menyerap uap amonia pada
proses adsorbsi.
Daya pemanasan yang dapat dihasilkan oleh kolektor dapat dihitung dari jumlah intensitas matahari yang datang/digunakan berbanding dengan luas permukaan kolektor untuk memanaskan generator, dengan rumus berikut:
Energi Surya = G . A (9)
Dengan:
Efisiensi kolektor (Kolektor) dapat diketahui dengan
membandingkan kerja pemanasan untuk menaikkan temperatur massa pada generator berbanding terbalik dengan energi radiasi surya yang diterima oleh generator melalui kolektor:
η
kolektor=
(10)Keterangan:
m : massa (tabung, amonia dan CaCl2) yang dipanasi (kg)
CP : panas jenis (tabung, amonia dan CaCl2) (J/(kg.K)
T1 : temperatur awal (oC)
T2 : temperatur akhir (oC)
∆t : lama waktu pemanasan (detik) G : Intensitas radiasi surya ( W/m2) A : Luas permukaan kolektor ( m2)
Kolektor Surya
Kolektor surya dapat didefinisikan sebagai sistem perpindahan panas yang menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai aplikasi.
Klasifikasi Kolektor Surya
Terdapat tiga jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam Solar Thermal Collector System dan juga memiliki korelasi dengan pengklasifikasian kolektor surya berdasarkan dimensi dan geometri dari receiveryang dimilikinya.
1) Flat-Plate Collectors (kolektor plat datar): Kolektor surya ini merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memanaskan fluida kerja yang mengalir kedalamnya dengan mengkonversikan energi radiasi matahari menjadi panas. Fluida yang dipanaskan berupa cairan minyak, oli, dan udara kolektor surya plat datar mempunyai temperatur keluaran dibawah 95°C. dalam aplikasinya kolektor plat datar digunakan untuk memanaskan udara dan air. (Goswami, 1999).
sorotan langsung dan sebaran, tidak memerlukantrackingmatahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Pada umumnya kolektor jenis ini digunakan untuk memanaskan ruangan dalam rumah, pengkondisian udara, dan proses-proses pemanasan dalam industri. (Duffie, 1991).
Gambar 2.7. kolektor surya plat datar(Flat plate Collector) 2. Parabolic Collectors(Kolektor Parabola)
Gambar 2.8a. Kolektor parabolik silinder
Gambar 2.8b . Kolektor parabola
3. Evacuated Tube
ube Collectors(Kolektor plat datar tabung vakum s ini dirancang untuk menghasilkan energi pa ndingkan dengan dua jenis kolektor sury
nnya terletak pada efisiensi transfer panasnya ngan panasnya yang relatif rendah. Hal ini dika k diantara absorber dan cover-nya dikondisikan
ngga mampu meminimalisasi kehilangan pana ksi dari permukaan luar adsorber menuju lingkunga
Gambar 2.9. Kolektor plat datar tabung vakum
gan hasil kerja Kolektor
bandingan hasil dari 3 jenis kolektor (kolekt bolik silinder dan kolektor cermin parabolik).
kum) panas yang terjadi
kungan.
kum
Gambar 2.10 perbandingan kerja 3 jenis kolektor
Radiasi Surya
Adapun perbedaan dari dua macam radiasi surya, yaitu:
1. Radiasi Surya
Adalah Radiasi Termal dengan panjang gelombang yang pendek (0,20–25m) Radiasi Surya merupakan bagian dari Radiasi Termal
2. Radiasi Termal
Adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan suatu benda karena temperaturnya. Radiasi Termal mempunyai panjang gelombang antara 2.10-1 – 103m. Radiasi Termal merupakan bagian dari radiasi Elektromagnetik.
Radiasi Surya sampai ke bumi dengan 2 cara, yaitu :
1. Secara Langsung / Sorotan /Direct /Beam
Radiasi yang sampai ke bumi secara langsung. Cara ini akan menghasilkan efek pemanasan yang terbesar
2. Secara Tidak Langsung / Sebaran /Diffuse
Radiasi surya yang sampai ke bumi secara tersebar karena melalui partikel debu, asap atau awan
1. Letak Geografis :
a. Daerah kutub, katulistiwa dsb.
b. Ketinggian (makin tinggi daerah makin besar radiasi) 2. Kondisi tempat : banyak pohon, bangunan atau daerah terbuka 3. Orientasi kolektor terhadap posisi harian matahari : kolektor tetap
atau dapat mengikuti gerak matahari 4. waktu ; pagi, siang atau sore
5. Musim : hujan atau kemarau (2 musim), gugur, semi, dingin atau panas (4 musim)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.Deskripsi Alat
Alat pendingin adsorbsi yang dibuat terdiri dari 3 komponen utama, dapat dilihat pada Gambar 3.1dan 3.2.:
Gambar 3.1 Skema rangkain alat
Keterangan: 1. Kolektor 2. Generator
3. Manometer tekanan generator 4. Kondensor
5. Bak pendingin kondensor 6. Torong pengisi amonia
7. Katup
8. Ruang/box pengujian 9. Evaporator
10. Rangka struktur
11. Manometer tekanan evaporator
3.2. Variabel yang Diukur
Gambar 3.2 Variabel yang diukur
Keterangan:
1. Temperatur generator (T1) 2. Temperatur kondensor (T2) 3. Temperatur evaporator (T3) 4. Temperatur bak evaporator
(T4)
5. Tekanan generator (P1) 6. Tekanan evaporator (P2) 7. Waktu pencatatan data (t) 8. Intensitas radiasi surya (G)
3.3 Prosedur Penelitian
Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan dan penyiapan alat penelitian seperti Gambar 3.1 & 3.2
untuk pengujian unjuk kerja alat pendingin.
menggunakan kompresor hingga 5 bar dan selanjutnya diuji kekuatan terhadap tekanan air dengan pompa hingga 20 bar. Setelah semua alat diuji kebocoran dan tidak ditemukan kebocoran pada alat untuk memulai pengambilan data.
3. Semua alat (semua bagian pipa dan tabung) divakumkan menggunakan pompa vakum.
4. Pada generator dimasukan adsorber berupa 6 kg CaCl2.
5. Mengisikan sebanyak 11,8 L amonia cair melalui torong ke dalam evaporator.
6. Evaporator dipanaskan dengan temperatur sebesar 65-70oC, agar amonia cair dapat menguap dan terpisah dengan air lalu masuk ke generator.
7. Sisa air yang tertinggal di dalam evaporator dibersihkan dan kembali pasang dan vakum evaporator.
8. Alat dipanasi dengan radiasi matahari menggunakan kolektor.
9. Data yang dicatat adalah temperatur generator (T1), temperatur
kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur ruang
evaporator (T4) radiasi surya (G), tekanan generator (P1), tekanan
evaporator (P2) dan waktu (t).
11. Langkah penelitian 1 sampai 10 diulangi lagi hingga 3 (tiga) kali pengambilan data pemanasan dan 3 kali data pendinginan.
12. Analisa data untuk mengetahui unjuk kerja alat diawali dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan (1) kemudian mencari hubungan temperatur terendah dan pengaruh radiasi surya terhadap tekanan, hubungan tekanan evaporator terhadap waktu, hubungan temperatur evaporator dengan waktu pencatatan data dan perbandingan COP atau unjuk kerja system untuk semua data.
3.4 Peralatan Pendukung
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :
1. Stopwatch(penghitung waktu):
Mencatat lama waktu pemanasan dan pendinginan 2. Solar meter:
Digunakan untuk mengukur intensitas energi surya yang datang. 3. Manometer:
Digunakan untuk mengetahui tekanan pada genertaor dan evaporator. 4. Termokopel:
Untuk megetahui temperatur udara sekitar, temperatur panci pemasak dan temperatur air.
5. Kompor Listrik / Kompor Induksi:
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Penelitian
Pengambilan data pada penelitian alat pendingin adsorbsi uap amonia-CaCl2menggunakan 6 kg CaCl2dan 11,8 L amonia dengan tiga kali
pengambilan data (percobaan 1, percobaan 2 dan percobaan 3) untuk mengetahui unjuk kerja alat dan temperatur minimum evaporator yang dapat dihasilkan.
Percobaan 1:
Tabel 4.1. Data pemanasan pertama diambil pada tanggal 20 juli 2012
No. waktu
0 0 138,00 0,80 vakum 46,00 26,00 24,00 28,00
1 5 122,00 0,90 vakum 42,00 27,00 27,00 27,00 desorbsi
2 10 863,00 1,70 vakum 54,00 27,00 26,00 27,00
3 15 546,00 3,20 3,40 76,00 27,00 26,00 28,00
4 20 817,00 4,40 4,50 85,00 27,00 26,00 28,00
5 25 809,00 5,40 5,50 89,00 27,00 26,00 29,00
Tabel 4.2a. Data pendinginan pertama diambil pada tanggal 21 juli 2012
0 0 vakum 5,30 25,00 26,00 24,00 22,00
1 5 1,90 1,60 19,00 27,00 14,00 19,00 absorbsi
2 10 1,30 1,50 20,00 27,00 16,00 19,00
3 15 1,20 1,50 21,00 27,00 17,00 19,00
4 20 1,10 1,40 22,00 27,00 17,00 19,00
5 25 1,00 1,30 21,00 25,00 17,00 19,00
6 30 1,00 1,30 22,00 24,00 18,00 19,00
7 35 0,90 1,20 24,00 25,00 18,00 19,00
8 40 0,90 1,10 24,00 24,00 18,00 19,00
9 45 0,90 1,10 24,00 25,00 19,00 19,00
10 50 50,00 1,10 24,00 20,00 19,00 19,00
11 55 55,00 1,10 24,00 19,00 19,00 19,00
Percobaan 2:
Tabel 4.3. Data pemanasan kedua diambil pada tanggal 22 juli 2012
No. waktu
0 0 963,00 0,90 1,10 43,00 29,00 25,00 27,00 desorbsi
1 5 922,00 4,40 4,60 89,00 26,00 27,00 27,00
2 10 906,00 7,50 7,70 97,00 26,00 27,00 26,00
3 15 867,00 9,20 9,40 107,00 27,00 27,00 27,00
4 20 905,00 10,10 10,40 94,00 27,00 27,00 27,00
5 25 882,00 10,60 10,90 123,00 27,00 27,00 26,00
6 30 912,00 10,90 11,20 120,00 28,00 27,00 27,00
7 35 902,00 11,20 11,50 118,00 27,00 27,00 27,00
8 40 765,00 11,40 11,60 117,00 28,00 28,00 27,00
9 45 891,00 11,50 11,60 113,00 27,00 29,00 28,00
10 50 842,00 11,50 11,60 110,00 27,00 28,00 29,00
Tabel 4.4.Data pendinginan kedua diambil pada tanggal 22 juli 2012
0 0 vakum 9,40 28,00 28,00 25,00
1 5 3,40 3,60 28,00 9,00 21,00 absorbsi
2 10 3,40 3,80 26,00 14,00 16,00
3 15 3,60 3,90 32,00 10,00 18,00
4 20 3,80 4,00 23,00 11,00 17,00
5 25 3,80 4,00 28,00 11,00 19,00
6 30 4,00 4,20 33,00 11,00 19,00
7 35 4,10 4,40 34,00 12,00 20,00
8 40 4,20 4,40 34,00 13,00 20,00
9 45 4,30 4,50 34,00 13,00 18,00
10 50 4,30 4,50 35,00 13,00 18,00
11 55 4,30 4,50 35,00 14,00 17,00
12 60 4,30 4,50 35,00 14,00 17,00
13 65 4,30 4,50 35,00 16,00 17,00
Percobaan 3:
Tabel 4.5a. Data pemanasan ketiga diambil pada tanggal 23 juli 2012
No. waktu
0 0 713,00 0,50 0,70 27,00 25,00 25,00 24,00 desorbsi
1 15 1023,00 2,30 2,50 66,00 25,00 27,00 27,00
2 30 934,00 6,30 6,50 91,00 25,00 27,00 26,00
3 45 920,00 7,50 7,70 96,00 25,00 28,00 27,00
4 60 962,00 9,30 9,50 106,00 25,00 30,00 27,00
5 75 994,00 9,80 10,00 104,00 25,00 30,00 27,00
Tabel 4.5b. Data pemanasan ketiga diambil pada tanggal 23 juli 2012. (lanjutan).
7 105 171,00 9,60 9,80 96,00 25,00 30,00 27,00
8 120 963,00 10,20 10.4 108,00 26,00 30,00 27,00
9 135 997,00 10,80 11,00 121,00 27,00 30,00 27,00
10 150 963,00 11,00 11,20 125,00 28,00 28,00 27,00
11 165 995,00 11,40 11,50 123,00 25,00 27,00 27,00
12 180 969,00 11,70 11,90 128,00 27,00 27,00 27,00
13 195 923,00 11,80 12,00 124,00 29,00 28,00 27,00
14 210 901,00 11,90 12,00 123,00 29,00 27,00 27,00
15 225 833,00 11,90 12,00 123,00 29,00 28,00 27,00
Tabel 4.6. Data pendinginan ketiga diambil pada tanggal 23 juli 2012.
No. waktu
1 5 3,50 3,70 21,00 5,00 16,00 absorbsi
2 10 3,60 3,40 21,00 5,00 14,00
10 50 3,70 3,90 24,00 9,00 14,00
11 55 3,80 4,00 22,00 9,00 14,00
12 60 3,80 4,00 22,00 9,00 13,00
13 65 3,80 4,00 22,00 9,00 13,00
14 70 3,80 4,00 22,00 9,00 13,00
15 75 3,80 4,00 22,00 10,00 13,00
4.2. Data dan Perhitungan
Mengetahui unjuk kerja (temperatur terendah dan koefisien unjuk kerja, COP) alat pendinginan adsorbsi CaCl2 dengan adsorber amonia-air
dengan membandingkan antara laju pendinginan yang terjadi di evaporator dengan laju pertambahan kalor pada generator. Dibawah ini ditunjukan contoh perhitungan untuk mengetahui koefisien prestasi yang dihasilkan.
Dapat di sederhanakan menjadi:
COPAdsorbsi=
Contoh metode perhitungan data diambil pada proses absorsi (proses pendinginan) saja, data yg dipakai diambil dari table 4.2, 4.4 dan 4,6:
Contoh Pada Tabel 4.2 :
Keterangan:
0 0 vakum 5,30 25,00 26,00 24,00 22,00
1 5 1,90 1,60 19,00 27,00 14,00 19,00 absorbsi
Hasil perhitungan perbandingan laju pendinginan dengan laju penambahan kalor pada ketiga pengujian pendinginan pada awal sampai menit terakhir :
Tabel 4.7 Perbandingan Koefisien prestasi dari setiap proses adsorbsi
waktu (menit)
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
T1 T3 COP T1 T3 COP T1 T3 COP
0 25,00 24,00 0,96 28,00 28,00 1,00 24,00 22,00 0,92
5 19,00 14,00 0,74 28,00 9,00 0,32 21,00 5,00 0,24
10 20,00 16,00 0,80 26,00 14,00 0,54 21,00 5,00 0,24
15 21,00 17,00 0,81 32,00 10,00 0,31 22,00 5,00 0,23
20 22,00 17,00 0,77 23,00 11,00 0,48 24,00 5,00 0,21
25 21,00 17,00 0,81 28,00 11,00 0,39 25,00 6,00 0,24
30 22,00 18,00 0,82 33,00 11,00 0,33 25,00 6,00 0,24
35 24,00 18,00 0,75 34,00 12,00 0,35 20,00 8,00 0,40
40 24,00 18,00 0,75 34,00 13,00 0,38 20,00 9,00 0,45
45 24,00 19,00 0,79 34,00 13,00 0,38 24,00 9,00 0,38
50 24,00 19,00 0,79 35,00 13,00 0,37 24,00 9,00 0,38
55 24,00 19,00 0,79 35,00 14,00 0,40 22,00 9,00 0,41
60 35,00 14,00 0,40 22,00 9,00 0,41
65 35,00 16,00 0,46 22,00 9,00 0,41
70 22,00 9,00 0,41
75 22,00 10,00 0,45
80 22,00 10,00 0,45
COP rata-rata 0,81 0,44 0,36
4.3. Grafik dan Pembahasan
perubahan suhu
suhu dan koefisein prestasi dari waktu ke waktu, dilihat pada Gambar grafik 4.1 , grafik 4.2 dan gr
4.1 Grafik perbandingan temperatur pendinginan te
Gambar grafik 4.7a dapat dilihat bahwa laju pe berbeda, pendinginan pertama dengan waktu
adsorbsi mampu menghasilkan suhu terendah h lambat dibandingkan dengan percobaan peng pu menghasilkan suhu hingga 5oC dengan waktu obaan kedua menghasilkan laju pendinginan ya dengan percobaan pertama, karena mampu m dalam waktu 5 menit. Percobaan pendinginan 1, nurunkan suhu yang tidak terlalu besar, yaitu han dapat dilihat dari tabel data 4.1, 4.3, dan 4,5. P ktu kurang-lebih 5 n yang cukup baik pu menurunkan suhu n 1, 2 dan 3 hanya hanya sekitar 5-14 4,5. Proses pelepasan l, dimana kurang
stabilnya intensitas matahari dalam memanasi generator (tempat absorber) sehingga tekanan yang dihasilkan tidak dapat maksimal.
Pada saat proses adsorbsi, uap yang kembali generator akan sulit diserap oleh adsorber sehingga proses pendinginannya pun akan menjadi lama, hal ini bisa di lihat dari percobaan pertama.
Gambar 4.2 Diagram perbandingan temperatur evaporator minimum pada percobaan pendinginan menggunakan kadar amonia 20%, 40% dan 60%.
Dari proses adsorbsi yang ditunjukkan oleh Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa suhu evaporator yang dihasilkan dari setiap pengujian data ketiga menghasilkan temperatur yang semakin rendah dan data percobaan pengujian yang terbaik terlihat pada percobaan ketiga. Pada percobaan menggunakan kadar amonia 20% hanya menghasilkan temperatur evaporator tertendah, yaitu 14oC (Sasongko, 2012). Data kedua
percobaan 1 percobaan 2 percobaan 3
menggunakan kadar perbandingan amonia sebanyak 40% menghasilkan temperatur evaporator terdingin 21oC (Sudrajat, 2012) dan data ketiga mengguanakan kadar amonia 60%. Dari perbandingan dari ketiga data pengujian adsorbsi ini dapat dilihat bahwa kadar perbandingan volume amonia sangat berpengaruh terhadap hasil pengujian, dimana kadar amonia 60% bisa menghasilkan temperatur evaporator hingga 5oC, sedangkan percobaan dengan menggunakan kadar amonia 20% dan 40% hanya mendapatkan hasil temperatur evaporator paling rendah masing-masing 14oC dan 20oC.
Grafik 4.3 Perbandingan tekanan evaporator terhadap waktu dari proses desorbsi hingga proses adsorbsi.
radiasi surya yang sangat kurang seperti yang ditunjukkan oleh tabel 4.1 data proses desorbsi pertama yang menunjukkan bahwa intensitas cahaya matahari yang kurang pada menit ke 30 pengambilan data, yaitu hanya 122 W/m2. Sementara itu pada percobaan kedua dan ketiga menunjukkan hasil Tekanan maksimum yang cukup tinggi, yaitu masing-masing 11,6 Bar dan 12 Bar.
Gambar 4.4 Grafik perbandingan tekanan maksimum evaporator pada saat proses desorbsi.
Dari proses desorbsi Gambar Grafik 4.4 ini dapat di lihat bahwa terjadi peningkatan tekanan maksimum pada evaporator dari data yang pertama hingga data yang ketiga. Data percobaan kedua dan ketiga ini lebih tinggi dibandingkan data percobaan pertama dikarenakan oleh Intensitas cahaya matahari yang rata-rata radiasi suryanya adalah 880,41 W/m2 dan data percobaan ketiga didapatkan radiasi surya rata-rata 892 W/m2.
6
percobaan 1 percobaan 2 percobaan 3
Gambar 4.5a Grafik perbandingan tekanan evaporator pada saat proses desorbsi percobaan pertama terhadap intensitas radiasi surya.
Gambar 4.5b Grafik perbandingan tekanan evaporator pada saat proses desorbsi percobaan kedua terhadap intensitas radiasi surya.
Gambar 4.5c Grafik perbandingan tekanan evaporator pada saat proses desorbsi percobaan ketiga terhadap intensitas radiasi surya.
Pada Gambar 4.5a, 4,5b dan 4,5c perbandingan tekanan evaporator pada saat proses desorbsi terhadap intensitas radiasi surya ini menunjukkan tidak konstan atau naik-turunnya intensitas radiasi surya berpengaruh terhadap tekanan yang dihasilkan. Naik-turunnya intensitas radiasi surya mengakibatkan tekanan menjadi naik dan turun pula walaupun tidak secara drastis. Hal ini karena generator masih menyimpan sebagian besar kalor yang diterima dan juga dapat dipengaruhi oleh udara sekitar yang atau dipengaruhi oleh waktu. Jam efektif pengambilan data ini adalah pada pukul 11.00 hingga pukul 13.00, dimana intensitas radiasi surya cenderung lebih tinggi. Jika telah lewat dari jam efektif pengambilan data tersebut maka tekanan akan semakin turun sesuai dengan turunnya intensitas radiasi surya. Terjadi peningkatan tekanan pada evaporator setiap kali intensitas radiasi
surya naik. Semakin tinggi intensitas radiasi surya, maka semakin besar juga tekanan yang dihasilkan pada evaporator.
Berdasarkan data penelitian, dapat dilihat bahwa proses pendinginan tidak dapat berkerja secara maksimal karena intensitas radiasi yang kurang dan tidak bisa konstan pada suhu yang relatif tinggi. Kurangnya intensitas radiasi surya ini menyebabkan penguapan gas amonia pada absorber CaCl2 tidak begitu besar sehingga tidak banyak gas amonia
yang berpindah ke evaporator yang mengakibatkan tekanan yang dihasilkan tidak terlalu besar. Perbedaan tekanan yang tidak besar ini, antara di evaporator dengan generator, akan mengakibatkan proses penyerapan (absorsi) yang tidak baik, sehingga suhu pendinginan di evaporator tidak rendah. Faktor lain yang mempengaruhi proses pendinginan yaitu kondisi lingkungan sekitar, suhu lingkungan saat pengambilan data juga menentukan dalam proses pendinginan, dimana suhu lingkungan mempengaruhi suhu pada generator, bila suhu generator yang semakin tinggi, proses penyerapan (adsorbsi) akan menjadi sulit karena adsorber CaCl2 yang panas akan menguapkan kembali gas amonia, yang akan
Gambar 4.6. Grafik perbandingan COP rata-rata dari setiap Percobaan.
Perbandingan koefisien prestasi tiap percobaan begitu berbeda, data percobaan pertama memiliki koefisien prestasi terbesar diantara yang lainnya, yaitu sebesar 0,81. Perbedaan yang mendasar yang menyebabkan COP tiap data berbeda adalah karena kondisi yang berbeda pada setiap pengujian data yg dilakukan. Ini merupakan salah satu masalah yang dihadapi dalam pengujian alat ini, dimana mendapatkan sumber panas radiasi yang konstan untuk mendapatkan COP yang maksimal menjadi sulit.
Pada data pendinginan dapat dilihat bahwa, proses pendinginan telah mulai berlangsung, ditandai dengan turunnya temperatur evaporator saat proses adsorbsi. Pendinginan dengan menggunakan siklus adsorbsi berlangsung dalam beberapa proses yaitu:
0,81
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
C
O
1. Proses desorbsi, yaitu proses pelepasan amonia dari adsorber (CaCl2)
melalui proses penguapan saat tabung generator dipanaskan. Pemanasan memanfaatkan energi surya dengan menggunakan kolektor.
2. Proses kondensasi, yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap amonia yang terdesorbsi menjadi amonia cair di dalam evaporator.
3. Proses adsorbsi, yaitu proses penyerapan amonia oleh adsorber (CaCl2).
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat ditarik 3 kesimpulan, yaitu:
1. COP atau unjuk kerja terbaik yang dihasilkan pada penelitian ini adalah 0,81, yaitu COP pada data percobaan pertama.
2. Temperatur pendinginan terendah yang dihasilkan adalah 5oC.
3. Telah berhasil dibuat sistem pendingin adsorbsi amonia - CaCl2 dengan
bahan yang ada di pasar lokal.
5.2 Saran
1) Untuk penelitian alat pendingin dengan sistem adsorbsi mendatang sebaiknya menggunakan bahan-bahan yang terbaik untuk mencapai hasil yang maksimal.
2) Dalam perancangan sebaiknya memperhatikan sambungan-sambungan pipa dan tabung dengan teliti, karena jika terjadi kebocoran bisa mengakibatkan gagalnya sistem pendinginan dan adsorbsi.
4) Proses pendinginan sistem absorbsi membutuhkan tekanan yang tinggi (lebih dari 15 bar). Untuk itu dapat dibuat alat pendingin adsorbsi yang tahan tekanan tinggi.
5) Pengambilan data pemanasan (desorbsi) paling efektif pada pukul 11.00 s/d 12.00 dan pengambilan data pendinginan (adsorbsi) paling efektif pada malam hingga pagi hari pukul 07.00.
Ali R., Ghalban E. (2002),Operational Results of an Intermittent Absorption Cooling Unit, International Journal of Energy Research26 (9):825-835 (2002)
Anonim, 2010.Calcium Chloride.http://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_chloride. diakses tanggal 18 Juli 2012.
Anonim, 2010.Kalsium Klorida.
http://naynienay.wordpress.com/2010/03/04/kalsium-klorida/. Diakses tanggal 18 Juli 2012.
Anonim,Ammonia,http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonia: diakses pada tangal 19 juli 2012
Anonim,Bagaimana reaksi ionisasi NH3?,
http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20120111023317AA
wO3kU: diakses pada tanggal 20 juli 2012
Anonim, Kalsium Karbonat, http://anekailmu.blogspot.com/2009/03/kalsium-karbonat-bahan-kimia-buat-apa.html: diakses pada tanggal 20 juli 2012
Anonim,Kalsium Klorida, http://blogkimia.wordpress.com/2011/01/22/kalsium-klorida/: diakses pada tanggal 20 juli 2012
Anonim,Yang Harus Kita Ketahui Tentang Kalsium Klorida,
http://doktermu.com/Vitamin/yang-harus-kita-ketahui-tentang-kalsium-klorida.html: diakses pada tanggal 20 juli 2012
Anonim.,Kalsium Hidroksida,http://id.wikipedia.org/wiki/Kalsium_hidroksida: diakses pada tanggal 24 juli 2012
Anonim.,Kalsium Karbonat, Bahan Kimia Buat Apa Ya?,
http://anekailmu.blogspot.com/2009/03/kalsium-karbonat-bahan-kimia-buat-apa.html : diakses pada tanggal 25 juli 2012
Edition, McGraw-Hill Book Company, New York.
Ayala R., Frias J. L., Lam L., Heard C. L., Holland F. A. (1994), Experimental assessment of an ammonia/lithium nitrate absorption cooler operated
on low temperature geothermal energy. Heat recovery systems &
CHP ISSN 0890-4332 CODEN HRSCEQ, 1994, vol. 14, no4, pp.
437-446 (5 ref.)
Badran, O.O., 2007,Experimental Study Of The Enhancement Parameters On A Single Slope Solar Still Productivity, Desalination, 209, pp 136–143 Best, R., Holland, F.A. (2007),A study of the operating characteristics of an
experimental absorption cooler using ternary systems, International
Journal of Energy Research, Volume 14 Issue 5, Pages 553–561 2007
Eisa M.A.R., Holland, F.A. (2007),A study of the operating parameters in a water-lithium bromide absorption cooler, International Journal of
Energy Research, Volume 10 Issue 2, Pages 137–144 2007 Grenier, Ph. (1983),Experimental Result on a 12 m3Solar Powered Cold Store
Using the Intermittent Zeolite 13x-Water Cycle. Solar World
Congress, Pergamon Press, pp. 353-358, 1984
Hinotani, K. (1983),Development of Solar Actuated Zeolite Refrigeration System. Solar World Congress, Vol.1, Pergamon Press, pp. 527-531.
Hycarb Limited (1997),“Haycarb Activated Coconut Shell Carbon”, Brosure, Colombo, Sri Lanka.
Kunze, H. H.,(2001),A New Approach To Solar Desalination For Small- And Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41 Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002a,Non-Conventional Solar Stills Part
1. Non-Conventional Solar Stills With Charcoal Particles As Absorber
2. Non-Conventional Solar Stills With Energy Storage Element,
Desalination, 153, pp 71–80
Nijmeh, S.; Odeh, S.; Akash, B., (2005),Experimental And Theoretical Study Of A Single-Basin Solar Still In Jordan, International Communications in
Heat and Mass Transfer, 32, pp 565–572
Prastowo, A. S. P., 2010.Pendingin Absorbsi Amonia-Air Generator Horisontal Tercelup, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma
Pratama H. H. P., 2012,Efek Massa Air Dalam Evaporator Terhadap Unjuk Kerja Pendingin Absorbsi Amonia-Air: Universitas Sanata Dharma Sasongko E. F. D., 2012,Studi Eksperimental Pendingin Adsorbsi Amonia-Cacl2
Energi Surya Menggunakan Perbandingan Amonia-Cacl20,2,
Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma
Sudrajat P. A., 2012.,Studi Eksperimental Pendingin Adsorbsi Amonia-Cacl2
Energi Surya Menggunakan Perbandingan Amonia-Cacl20,4,
Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma
Yudhokusumo A. S., 2010,Pendingin Absorbsi Generator Vertikal dan
Pengujian kekuatan tekanan
Pembuatan kolektor
Pembuatan rangka kolektor
Kerangka Kolektor
Pemasa
Penya
asangan plat aluminium pada kerangka kolektor
Pemasangan rangka pendukung
nyambungan pipa evaporator ke pipa generator ktor
Pemasangan Kolektor
Pendingin absorbsi (tampak samping)
Refle
P
efleksi radiasi surya dari kolektor ke generator
Pemanasan evaporator berisi amonia cair
Alat pendingin absorbsi
