SKRIPSI. Analisis Pengaruh Panjang Sirip Heatsink Terhadap Produksi Air Kondensasi pada Alat Converter Portable. Oleh : ERKES LODOH NIM :

SKRIPSI

Analisis Pengaruh Panjang Sirip Heatsink Terhadap Produksi Air Kondensasi pada Alat Converter Portable Analisis Pengaruh Panjang Sirip Heatsink Terhadap Produksi Air Kondensasi pada Alat Converter Portable

Analisis Pengaruh Panjang Sirip Heatsink Terhadap Produksi Air

Kondensasi pada Alat Converter Portable

Oleh :

ERKES LODOH

NIM : 1506020021

Air adalah salah satu dari sekian banyak sumber daya alam yang sangat di butuhkan bagi kehidupan mahluk hidup, di samping itu air juga mempunyai arti penting dalam rangka meningkatkan tarif hidup manusia di bumi, bukan hanya manusia tetapi air merupakan elemen yang sangat signifikan bagi kehidupan makhluk hidup baik hewan maupun tumbuhan. Beberapa aktifitas dan juga merupakan bentuk mata pencaharian misalnya nelayan, petani, pemburu ataupun kegiatan-kegiatan lainnya yang membutuhkan persediaan air minum. Converter portable adalah alat yang mampu mengembunkan udara menjadi air. Alat bantu thermoelectric yang digunakan untuk menghasilkan pengembunan adalah heatsink dan fan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui performa alat converter portable dengan variasi ukuran panjang heatsink dengan kemiringan sudut

sirip heatsink 700_{. Metode yang digunakan adalah metode eksperimen terhadap alat konverter}

sebanyak 3 buah dengan variasi ukuran panjang heatsink yaitu 12 cm, 10 cm dan 8 cm. Ketiga ukuran diatas yang paling baik adalah ukuran panjang heatsink 12 cm dengan produksi air selama 24 yaitu 26,9 ml dengan COP rata-rata 0,36, untuk ukuran panjang heatsink 10 cm dengan produksi air terendah yaitu 15,5 ml diakibatkan oleh kecepatan udara masuk untuk panjang heatsink 10 cm adalah paling rendah dengan COP rata-rata 0,12 sedangkan untuk ukuran panjang heatsink 8 cm memproduksi air sebanyak 24,2 ml dengan COP rata-rata 0,31.

I.1 Latar Belakang

Air

Kebutuhan Air

Nelayan

Alat Converter

Portable

I.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas maka rumusan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi panjang sirip terhadap sudut heatsink dan produksi air kondensat. Untuk mendapatkan hasil air yang mendekati optimal maka dalam penelitian ini peneliti memakai ukuran dan sudut sirip pada salah satu komponen yaitu heatsink. Fungsi dari pemakaian ukuran heat

sink yang dimaksud adalah agar alat yang akan dibangun lebih portable dan mudah dibawa

sedangkan fungsi dari pemakaian sudut sirip heatsink adalah agar butiran-butiran air hasil kondensasi tidak tertahan oleh posisi sirip heatsink yang rata dan proses kondensasi pun bisa

menghasilkan air dengan optimal.

I.3 Batasan Masalah

 Permasalahan yang diuraikan dalam latar belakang, dalam penelitian ini dibatasi pada masalah :

➢ 1. Merancang bangun alat converter portable yang dapat mengembunkan udara menjadi air dengan

luasan alat adalah 12 x 12 x 17 cm.

 2. Penggunaan arus DC (Baterai rechargeable Li-ion kapasitas 9800 mAh 12 Volt ) sebagai input daya

pada sistem pendingin.

 3. Penggunaan fan AC, 120V, 2500 rpm sebagai pendingin heatsink panas.

 4. Heatsink yang digunakan adalah 10 sirip dengan ukuran panjang 8cm,10cm dan 12cm dengan

posisi setingan 700_.

 5. Peltier yang digunakan adalah tipe TEC1-12706.

 6. Penggunaan fan untuk udara masuk DC, 12V, 30.

I.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh variasi panjang sirip terhadap sudut heatsink dan produksi air kondensat pada alat Converter Portable pengubah udara menjadi air.

I.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin didapat dari penelitian ini adalah dapat:

1. Menambah pengetahuan serta pedoman bagi penelitian selanjutnya tentang alat converter

portable yang dapat mengubah udara menjadi air.

II.1 Kajian Penelitian Terdahulu

1. Chakib Alaoui, (2011) yang merancang ruang pendingin berdimensi 0.11 x 0.29 x 0.33 m³

dengan menggunakan heat sink yang berbahan aluminium 350 x 75 x 39 mm³ memiliki 21 sirip, berat 1500 gr dan memiliki kalor jenis 0,963 J/g°C.

2. Nandy aditya, dkk (2014), merancang sebuah alat kondensasi udara mejadi air

dengan panel surya sebagai sumber listrik.

3. Gupta, R, dkk (2016) meneliti tentang kondensasi udara menjadi air dengan menggunakan

alat yang dirancang Nandy aditya, dkk (2014). Hasil penelitian menunjukkan bahwa air yang

dihasikan sebanyak 1 Liter/jam dengan sirkulasi udara sebesar 2,54 m2_/s.

4. Darwin Setiyawan (2017), merancang dan meneliti sebuah alat kondensasi udara mejadi air

thermoelectric cooler dengan panel surya sebagai sumber listrik. Untuk memperluas

permukaan, thermoelectric cooler dihubungkan dengan pipa tembaga dengan luas 115 cm² dan suhu pada permukaan pipa tembaga mencapai 3,9ᵒC. Dengan dialirkan udara menuju pipa tembaga dengan kecepatan 20 cfm, didapatkan setiap 1 thermoelectric cooler dapat menghasilkan air 53 mL/jam. .

5. Carson T. Tangan, Steffen Peuker (2019), merancang dan meneliti tentang pengaruh orientasi

pada kondensasi air dari heatsink pendingin thermoelectric. Heatsink bersirip digunakan

untuk percobaan orientasi. Heatsink bersirip diputar dari 0o _{hingga 90}o_{, serta dimiringkan dari}

0o _{hingga 90}o _{(vertikal ke horizontal). Tingkat pengumpulan tertinggi ditemukan untuk sudut}

rotasi 60o _{dan sudut kemiringan 75}o _{untuk heatsink bersirip, masing-masing 0,249 L / kWh dan}

II.2 Kajian Teori

II.2.1 Kondensasi

II.2.2 Kelembaban Udara

II.2.3 Kemiringan Sudut Sirip dan Ukuran Heat Sink

II.2.4 Termoelektrik (TEC)

a. Efek Seebeck

b. Efek Peltier

c. Efek Thomson

d. Efek Joulean

e. Efek Konduksi

f. Analisis Perpindahan Kalor



II.3 Kerangka Konsep



II.3.1 Dasar Pemikiran Variabel

 Alat Converter Portable adalah perangkat yang mampu mengubah temperarur lingkungan

mendekati temperatur komponen pendingin yaitu peltier dan heatsink karena dibantu dengan fan udara masuk maka pada permukaan heatsink tidak terjadi pemembekuan melainkan menghasilkan butiran-butiran air. Berdasarkan pengetahuan sebelumnya, diketahui bahwa suhu yang dibutuhkan untuk mengembunkan air disebut dengan suhu titik embun. Tujuannya adalah untuk mendapatkan suhu tertentu secara praktis atau eksperimental untuk mengembunkan udara dengan bantuan beberapa perangkat elektronik.

 Faktor yang mempengaruhi kondensasi pada permukaan bersirip adalah geometri (bentuk) dari

sirip, bahan sirip dan permukaan, dan parameter termofisik. Selama kondensasi pada permukaan bersirip, panas dan perpindahan massa berlangsung secara bersamaan membuat fisika lebih kompleks.

II.3.2 Kerangka pikir

II.4Hipotesis

Berdasarkan teori yang sudah di jelaskan sebelumnya, maka ukuran

panjang heatsink berpengaruh terhadap produktivitas air kondensasi

dan kinerja alat Converter portable.

III.1 Waktu dan Lokasi penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Undana, dalam waktu 3

bulan.

III.2 Metode

Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen,

yaitu suatu metode yang dilakukan dengan melakukan percobaan terhadap

objek bahan penelitian.

1.

1. Desain Eksperimen

b.

b. Alat dan Bahan

c. Pembuatan model alat dan skema pengujian



Membentuk alat converter portable thermoelectric yaitu;

➢ 1. Membentuk sampel heat sink 10 sirip dengan ukuran panjang 12 cm, 10 cm dan 8 cm

 2. Merakit alat converter portable thermoelectric dengan skema dibawah.



2. Variabel Penelitian



Pada penelitian ini, variabel bebas adalah ukuran heatsink dengan variasi panjang 12

cm, 10 cm dan 8 cm dan kemiringan sudut sirip heatsink 70

0

_{. Sedangkan variabel}

Tahapan kegiatan adalah :

a. Membentuk alat converter portable thermoelectric yaitu;

1. Membentuk sampel heat sink 10 sirip dengan ukuran panjang 12cm, 10cm dan 8cm.

2. Merakit alat converter portable thermoelectric dengan skema (gambar 3.9).

3.

3. Tahapan pengambilan Data

4.

Pengambilan data pada penelitian yang diambil adalah temperatur dalam box,

luar box, heatsink sisi dingin, heatsink sisi panas, sisi panas peltier, sisi dingin

peltier, kelembaban dalam box, kelembaban lingkungan dan kecepatan udara

masuk. Maka prosedur pengambilan data sebagai berikut:



1. Melakukan penempatan alat ukur pada alat uji antara lain heatsink dan box

alat converter portable sesuai posisi masing-masing.



2. Untuk pengambilan data dilakukan secara manual dengan cara data dari

setiap alat ukur diambil setiap 15 menit dan dicatat pada kertas yang telah

dibuat format pengambilan data.



3. Hidupkan stopwatch untuk memulai pengujian.



4. Pengambilan data dilakukan setelah 15 menit alat uji kerja bekerja setelah

dikalibrasikan.



Pengambilan data untuk ke-3 box alat converter portable dilakukan selama 24

jam pada pukul 08.00 WITA - 08.00 WITA dengan durasi waktu pengambilan

data setiap 15 menit.



4.

Teknik Pengolahan Data



Melakukan pengujian untuk memperoleh data tegangan output (V), daya

(W) output, dan temperatur lingkungan, temperatur pada heat sink sisi

dingin, temperatur pada heat sink sisi panas, temperatur pada ruang

pengembunan, volume kondensat.

5. Analisis Data

Metode analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis

deskriptif yakni data-data yang diperoleh, dianalisis menggunakan rumus-rumus

yang ada untuk mendapatkan : besaran kalor yang dilepas dan dibuang oleh

sistem dan besaran COP sistem converter portable.

Data hasil pengujian pengaruh panjang sirip heatsink dengan posisi kemiringan 700 _{terhadap produksi}

air kondensasi pada alat converter portable. Penelitian ini mengunakan 3 variasi ukuran panjang pada komponen heatsink sisi dingin yaitu dengan ukuran 8 cm, 10 cm, dan 12 cm. Namun pada bab ini

ditunjukkan dalam bentuk grafik. Berikut grafik temperatur , kelembaban, kecepatan angin dan

produksi air pada salah satu box dengan ukuran panjang heatsink 8 cm.

Grafik temperatur dengan variasi ukuran panjang heatsink 8 cm.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 8.15.00 AM 9.00.00 AM 9.45.00 AM 10.30.00 AM 11.15.00 AM 12.00.00 P M 12.45.00 P M 1.30.00 P M 2.15.00 P M 3.00.00 P M 3.45.00 P M 4.30.00 P M 5.15.00 P M 6.00.00 P M 6.45.00 P M 7.30.00 P M 8.15.00 P M 9.00.00 P M 9.45.00 P M 10.30.00 P M 11.15.00 P M 12.00.00 AM 12.45.00 AM 1.30.00 AM 2.15.00 AM 3.00.00 AM 3.45.00 AM 4.30.00 AM 5.15.00 AM 6.00.00 AM 6.45.00 AM 7.30.00 AM T emper atur Jam

Temperatur sisi panas peltier Temperatur sirip heatsink panas bagian atas Temperatur sirip heatsink panas bagian bawah

Grafik temperatur dan kecepatan udara masuk dengan variasi ukuran panjang heatsink 8 cm. 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 10 20 30 40 50 8 .1 5 .0 0 AM 9 .0 0 .0 0 AM 9 .4 5 .0 0 AM 1 0 .3 0 .0 0 A M 1 1 .1 5 .0 0 A M 1 2 .0 0 .0 0 PM 1 2 .4 5 .0 0 PM 1 .3 0 .0 0 PM 2 .1 5 .0 0 PM 3 .0 0 .0 0 PM 3 .4 5 .0 0 PM 4 .3 0 .0 0 PM 5 .1 5 .0 0 PM 6 .0 0 .0 0 PM 6 .4 5 .0 0 PM 7 .3 0 .0 0 PM 8 .1 5 .0 0 PM 9 .0 0 .0 0 PM 9 .4 5 .0 0 PM 1 0 .3 0 .0 0 PM 1 1 .1 5 .0 0 PM 1 2 .0 0 .0 0 A M 1 2 .4 5 .0 0 A M 1 .3 0 .0 0 AM 2 .1 5 .0 0 AM 3 .0 0 .0 0 AM 3 .4 5 .0 0 AM 4 .3 0 .0 0 AM 5 .1 5 .0 0 AM 6 .0 0 .0 0 AM 6 .4 5 .0 0 AM 7 .3 0 .0 0 AM Ke ce pa tan uda ra masuk ( m/ s) T emper atur Jam

Temperatur sisi dingin peltier Temperatur sirip heatsink dingin bagian atas Temperatur sirip heatsink dingin bagian bawah Temperatur dalam box

Grafik kelembaban dan produksi air dengan variasi ukuran panjang heatsink 8 cm. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 20 30 40 50 60 70 80 90 8 .1 5 .0 0 AM 9 .0 0 .0 0 AM 9 .4 5 .0 0 AM 1 0 .3 0 .0 0 AM 1 1 .1 5 .0 0 AM 1 2 .0 0 .0 0 PM 1 2 .4 5 .0 0 PM 1 .3 0 .0 0 PM 2 .1 5 .0 0 PM 3 .0 0 .0 0 PM 3 .4 5 .0 0 PM 4 .3 0 .0 0 PM 5 .1 5 .0 0 PM 6 .0 0 .0 0 PM 6 .4 5 .0 0 PM 7 .3 0 .0 0 PM 8 .1 5 .0 0 PM 9 .0 0 .0 0 PM 9 .4 5 .0 0 PM 1 0 .3 0 .0 0 PM 1 1 .1 5 .0 0 PM 1 2 .0 0 .0 0 AM 1 2 .4 5 .0 0 AM 1 .3 0 .0 0 AM 2 .1 5 .0 0 AM 3 .0 0 .0 0 AM 3 .4 5 .0 0 AM 4 .3 0 .0 0 AM 5 .1 5 .0 0 AM 6 .0 0 .0 0 AM 6 .4 5 .0 0 AM 7 .3 0 .0 0 AM P roduk si air ( ml ) Ke lemba ba n Jam

4.2 Analisis Data

Data volume heatsink, volume peltier, daya fan, daya peltier dan data debit air hasil pengukuran

digunakan untuk menganalisis kinerja P_AWG. Untuk menganalisis kinerja system P_AWG dapat

mrenggunakan persamaan yang dikembangkan oleh [Casallas, I.; Paéz, C.; Fajardo, A]

Debit aliran air yang dihasilkan W_g/h dapat diperoleh dari persamaan [Casallas, I.; Paéz, C.;

Fajardo, A].

❖ Sedangkan untuk menganalisis daya yang dikonsumsi system (P_AWG) menggunakan persamaan

[Casallas, I.; Paéz, C.; Fajardo, A].

❖ _{Analisis selanjutnya adalah untuk mengetahui pengaruh daya yang diberikan terhadap}

volumeheat sink sisi dingin, dan persamaan yang digunakann adalah yang dikembangkan oleh, [Casallas, I.; Paéz, C.; Fajardo, A]. yaitu;

Perhitungan Coeffisient of Performance peltier dari 3 ukuran panjang heatsink pendingin yang berbeda, yaitu panjang 12 cm, 10cm dan 8cm. Dalam analisis perhitungan matematis digunakanlah salah satu data, sebagai contoh yaitu data penelitian pada box dengan ukuran panjang heatsink 12 cm pada jam 12:00 PM.

Untuk perhitungan nilai COP

 4.3 Pembahasan

 Pengujian menggunakan variasi pada salah satu komponen pendingin yaitu heatsink dengan

tiga ukuran panjang yang berbeda yaitu 12 cm, 10 cm dan 8 cm.

 Tabel diatas adalah hasil analisis rata-rata perjam dari pengujian 24 jam untuk kinerja sistem

(P_AWG) dan pengaruh daya yang dikonsumsi terhadap volume heatsink sisi dingin (SPD_EC)

pada variasi panjang heatsink 12 cm, 10 cm, dan 8 cm.

T₉ (O_{C) T}

4 (OC) T8 (OC) T1 (OC)

Hasil analisis rata-rata perjam dari pengujian 24 jam untuk kinerja sistem (P_AWG) dan

pengaruh daya yang dikonsumsi terhadap volume heatsink sisi dingin (SPD_EC) pada variasi

panjang heatsink 12 cm, 10 cm, dan 8 cm.

Hasil analisis rata-rata perjam dari pengujian 24 jam jika dibuat grafik maka akan seperti berikut.

Grafik diatas menunjukan bahwa kinerja sistem (P

_Sys

) hanya dipengaruhi oleh debit air

yang dihasilkan w

_g/h

. Pada panjang heatsink 12 cm debit air yang dihasilkan w

_g/h

sebesar

1.095833 ml/h dan diperoleh kinerja system P

_Sys

sebesar 0.007455. Pada panjang 10 cm,

debit air yang dihasilkan wg/h berkurang menjadi 0.8875 ml/h, diikuti menurunnya kinerja

system P

_Sys

sebesar 0.006037. Namun pada panjang 8 cm, debit air yang dihasilkan w

_g/h

bertambah menjadi 1.2 ml/h, diikuti meningkatnya kinerja system P

_Sys

sebesar 0.008163.

Pada variasi panjang 8 cm ini nilai debit air yang dihasilkan wg/h dan kinerja system P

_Sys

yang maksimum.

Grafik diatas adalah hubungan antara konsumsi daya, volume dan hasil produksi air dengan

variasi ukuran panjang heatsink 12 cm.

Grafik diatas adalah hubungan antara konsumsi daya, volume dan hasil produksi air dengan variasi ukuran panjang heatsink 10 cm.

Grafik diatas adalah hubungan antara konsumsi daya, volume dan hasil produksi air dengan variasi ukuran panjang heatsink 8 cm.

Grafik Nilai Coeffisient of performance (COP) pada alat converter portable dengan

variasi ukuran panjang heatsink yaitu 12 cm, 10 cm dan 8 cm.

Dapat dilihat pada Gambar diatas diketahui pada variasi ukuran panjang heatsink 12

cm mempunyai nilai COP yang baik yaitu berkisar 0,20 hingga 0,74 ,dan pada variasi

ukuran panjang heatsink 10 cm nilai COPnya berkisar 0,00 hingga 0,36 ,sedangkan

untuk variasi ukuran panjang heatsink 8 cm mempunyai nilai terendah yaitu 0,00 dan

nilai tertinggi untuk COP adalah 0,37

BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat dari penelitian adalah ketiga ukuran yang paling baik adalah

ukuran panjang heatsink 12 cm dengan produksi air selama 24 yaitu 26,9 ml/24h dengan

COP rata-rata 0,36, untuk ukuran panjang heatsink 10 cm dengan produksi air terrendah

yaitu 15,5 ml/24h diakibatkan oleh kecepatan udara masuk untuk panjang heatsink 10 cm

adalah paling rendah dengan COP rata-rata 0,12 sedangkan untuk ukuran panjang

heatsink 8 cm memproduksi air sebanyak 24,2 ml/24h dengan COP rata-rata 0,31. Oleh

sebab itu semakin cepat udara masuk kedalam ruang pengembunan maka semakin baik

proses pengembunan dan semakin cepat juga proses butiran-butiran air untuk jatuh dari

permukaan heatsink dan proses pengembunan tidak terhambat.

5.2 Saran

Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah:

• Penggunaan alat dan bahan yang tepat pada alat converter portable agar proses

produksi air lebih optimal.

• Melakukan penelitian thermoelectric dengan menggunakan media pendingin lain

sebagai komponen pendingin dan pelepas panas pada sisi panas dan sisi dingin peltier.