PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 5,3 LITER

(1)

MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 5,3 LITER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh : SETIAWAN HATMAJI

NIM : 095214046

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2010

(2)

ii

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

by

SETIAWAN HATMAJI Student Number : 095214046

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2010

(3)

(4)

(5)

v

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 19 Desember 2010

(6)

vi

merata dan menjangkau daerah-daerah yang terpencil. Masih ada pulau-pulau kecil berpenghuni yang belum mendapatkan aliran listrik dari PLN. Hal ini menjadi masalah bagi mereka yang membutuhkan sebuah alat pendingin sebagai media penyimpanan. Dengan menggunakan alat pendingin, mereka bisa menyimpan makanan, hasil pertanian, hasil laut, obat, maupun vaksin dengan lebih lama sehingga bisa meningkatkan kesejahteraan hidup. Namun, alat pendingin yang tersedia di Indonesia saat ini masih menggunakan listrik sebagai sumber daya utamanya.Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif merupakan salah satu alternatif sistem pendingin yang tidak menggunakan listrik. Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas. Fakta bahwa Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam dan memiliki energi panas yang melimpah bisa dimanfaatkan untuk kerja pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana dan mengetahui temperatur pendinginan dan COP yang dapat dihasilkan.

Alat penelitian terdiri dari generator (sekaligus sebagai adsorber) dan evaporator (sekaligus sebagai kondensor). Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (Tgen), temperatur evaporator (Tevap), temperatur

lingkungan (Tlingk), tekanan sistem (P) dan waktu pencatatan data (t). Untuk

pengukuran suhu digunakan termokopel, untuk pengukuran tekanan digunakan manometer dan untuk pengukuran waktu digunakan stopwatch. Variabel yang divariasikan adalah jumlah metanol, kondisi awal kran penghubung, konstruksi tabung generator dan jumlah karbon aktif lalu diamati pengaruhnya terhadap temperatur pendinginan dan COP yang dihasilkan.

Penelitian menghasilkan sebuah model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa temperatur evaporator terendah yang bisa dihasilkan adalah 11°C pada variasi menggunakan 100 ml metanol, kondisi awal kran penghubung ditutup, menggunakan 4 kg karbon aktif dan menggunakan tabung generator vertikal berkapasitas 16 kg. Sedangkan COP tertinggi yang dihasilkan adalah 0,97 yaitu pada variasi menggunakan 100 ml metanol, 1 kg karbon aktif, kondisi kran penghubung dibuka dan menggunakan generator horizontal berkapasitas 1 kg. Selain itu karbon aktif lokal tidak direkomendasikan untuk menjadi adsorber pendingin adsorbsi.

(7)

vii

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Setiawan Hatmaji

Nomor Mahasiswa : 095214046

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 5,3 LITER

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 19 Desember 2010 Yang menyatakan

(8)

viii

perlindungan, dan berkat-Nya dalam penyusunan Tugas Akhir ini, sehingga pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat kami selesaikan dengan baik.

Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai proses pendinginan pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang menggunakan evaporator 2,4 liter. Dalam Tugas Akhir ini, penulis berencana untuk meneliti unjuk kerja dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif tersebut.

Selama pembuatan tugas akhir ini tentu penulis mengalami berbagai macam hambatan dan cobaan, namun pada akhirnya dapat diselesaikan dengan bantuan saran, nasihat, ide, maupun bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, dengan segenap kerendahan hati kami mengucapkan terima kasih kepada:

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

(9)

ix Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Segenap karyawan bengkel las tempat pengerjaan Tugas Akhir yang telah banyak membantu.

7. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

8. Rekan sekelompok penulis yaitu Puraditya Bayu Suhadiyono, Anang Tias Brigita dan Bernadus David Wijaya, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 19 Desember 2010

(10)

x

TITLE PAGE ...……… ii

HALAMAN PERSETUJUAN... iii

HALAMAN PENGESAHAN ……… iv

PERNYATAAN……….. v

ABSTRAK ……….. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ……….. x

DAFTAR GAMBAR ………. xii

DAFTAR TABEL ……….. xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……… 1

1.2 Rumusan Masalah ………. 2

1.3 Tujuan Penelitian ……….. 3

1.4 Manfaat Penelitian ………. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori ………... 4

(11)

xi BAB III METODE

3.1 Peralatan Penelitian... 9

3.2 Variabel yang Diukur...………... 13

3.3 Variabel yang Divariasikan ... 13

3.4 Langkah Penelitian ... 14 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Proses Adsorbsi………... 16 4.2 Proses Desorbsi...………... 36 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...……...……… 52 5.2 Saran..……….………... 53 DAFTAR PUSTAKA ……… 54 LAMPIRAN………... 55

(12)

xii

Gambar 3.1 Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal ...……... 9 Gambar 3.2 Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan

generator vertikal...……... 10 Gambar 3.3 Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan

generator horizontal...……... 10 Gambar 3.4 Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan

generator

vertikal...……... 11 Gambar 4.1 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi

terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran

penghubung ditutup... 24 Gambar 4.2 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi

penghubung ditutup... 26 Gambar 4.5 Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi

terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung

(13)

xiii

Gambar 4.6 Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung

ditutup... 28 Gambar 4.7 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses

adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas

5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup ... 28 Gambar 4.8 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses

adsorbsi dengan variasi kondisi awal kran penghubung ditutup dan dibuka. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas

5,3 liter, dan volume metanol 100 ml... 30 Gambar 4.9 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses

adsorbsi dengan variasi generator horizontal dan vertikal. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, volume metanol 100 ml, dan kondisi awal

kran penghubung tertutup... 31 Gambar 4.10 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses

adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg. Menggunakan 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter,

dan kondisi awal kran penghubung tertutup... 33 Gambar 4.11 Perbandingan Temperatur evaporator dan COP dari semua

variasi... 34 Gambar 4.12 Bagan penelitian siklus pendingin adsorbsi …... 36 Gambar 4.13 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses

adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi,

dan adsorbsi keempat... 49 Gambar 4.14 Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi

pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan

(14)

xiv

ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi

awal kran penghubung ditutup... 16 Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200

awal kran penghubung ditutup... 17 Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300

awal kran penghubung ditutup...…………. 19 Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100

awal kran penghubung dibuka... 20 Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100

ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi

awal kran penghubung ditutup....……….... 21 Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100

ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran

penghubung ditutup...………... 23 Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi

metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan

kondisi awal kran penghubung ditutup ... 37 Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi

(15)

xv

ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan

kondisi awal kran penghubung ditutup...……….. 44 Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi

kondisi awal kran penghubung ditutup ....………... 47 Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi

(16)

1

Indonesia merupakan negara yang cukup luas dan terdiri dari beribu-ribu pulau. Namun bisa dikatakan pembangunan yang dilakukan pemerintah belum merata dan menjangkau daerah-daerah yang terpencil. Masih ada pulau-pulau kecil berpenghuni yang belum mendapatkan aliran listrik dari PLN. Beberapa dari mereka mengandalkan generator listrik yang biayanya lebih mahal daripada menggunakan listrik PLN yang telah disubsidi pemerintah. Namun masih banyak pulau-pulau terpencil yang belum teraliri listrik sama sekali. Hal ini menjadi masalah bagi mereka yang membutuhkan sebuah alat pendingin sebagai media penyimpanan. Dengan menggunakan alat pendingin, mereka bisa menyimpan makanan, hasil pertanian, hasil laut, obat, maupun vaksin dengan lebih lama sehingga bisa meningkatkan kesejahteraan hidup. Namun, alat pendingin yang tersedia di Indonesia saat ini masih menggunakan listrik sebagai sumber daya utamanya. Dengan ketiadaan listrik di daerah-daerah terpencil tersebut, maka dibutuhkan sebuah alat pendingin yang tidak bergantung pada energi listrik

Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif merupakan salah satu alternatif sistem pendingin yang tidak menggunakan listrik. Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas. Fakta bahwa Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam dan

(17)

memiliki energi panas yang melimpah bisa dimanfaatkan untuk kerja pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Energi panas bisa diperoleh dari pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi. Selain itu, energi panas juga dapat diperoleh dari buangan proses industri, biomassa, biogas atau energi alam seperti panas bumi dan energi surya.

Dari segi desain, pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dibuat dengan menggunakan teknologi lokal yang tersedia dan menggunakan bahan-bahan yang mudah diperoleh disekitar kita. Untuk perawatannya, pendingin adsorbsi juga harus mudah, sehingga memudahkan proses perbaikan ketika terjadi kerusakan.

1.2RUMUSAN MASALAH

Temperatur terendah yang dapat dicapai dan unjuk kerja alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif tergantung pada jumlah metanol, jumlah karbon aktif, kondisi awal keran katup penghubung, dan jenis tabung generator. Selain itu unjuk kerja pendingin tergantung pada unjuk kerja evaporator dan generator. Unjuk kerja generator ditentukan oleh kemampuan generator dalam melakukan penyerapan uap metanol oleh karbon aktif (pada proses pendinginan). Unjuk kerja evaporator ditentukan oleh kemampuan evaporator dalam melakukan penyerapan kalor dari lingkungan sekitar evaporator. Pada penelitian ini generator juga berfungsi sebagai adsorber. Pada penelitian ini jumlah metanol, jumlah karbon aktif, kondisi awal keran katup penghubung, dan jenis tabung generator akan

(18)

divariasikan lalu diamati bagaimana pengaruhnya terhadap temperatur pendinginan dan unjuk kerja yang dapat dihasilkan oleh pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif.

1.3TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai oleh penulis dalam penelitian adalah:

a. Membuat model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana dengan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan industri lokal.

b. Mengetahui unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dihasilkan oleh pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif.

c. Mengetahui kualitas karbon aktif dan metanol lokal sebagai pendingin adsorbsi

1.4MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

a. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem adsorbsi.

b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pendingin adsorbsi yang dapat diterima masyarakat/industri sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan serta mengurangi ketergantungan terhadap energi listrik.

(19)

4

Kondensor

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

Pendingin adsorbsi umumnya terdiri dari 4 (empat) komponen utama yaitu: (1) adsorber, (2) generator, (3) kondensor, dan (4) evaporator. Pada penelitian ini model pendingin adsorbsi yang dibuat hanya terdiri dari dua komponen utama karena komponen adsorber dan generator disatukan (selanjutnya disebut generator saja), dan komponen kondensor dan evaporator disatukan (selanjutnya disebut evaporator saja).

Gambar 2.1. Siklus pendinginan adsorbsi

Siklus pendinginan adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan) refrijeran (metanol) kedalam adsorber (karbon aktif) dan proses desorbsi (pelepasan) refrijeran dari adsorber. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.1. Proses adsorbsi dan desorbsi terjadi pada adsorber (pada penelitian ini di dalam generator). Pada proses desorbsi generator memerlukan energi panas dari sumber panas. Energi panas dapat berasal dari pembakaran kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi, buangan proses industri, biomassa, biogas atau

2. Membebaskan uap menggunakan kalor

1. Menyerap uap kedalam adsorbent sambil melepaskan kalor

Uap tekanan tinggi Proses desorbsi

Evaporator Uap tekanan rendah

(20)

dari energi alam seperti panas bumi dan energi panas surya. Untuk kepraktisan pada penelitian ini digunakan pemanas listrik yang dapat diatur dayanya sebagai sumber panas.

Proses yang terjadi dalam sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif adalah: Evaporator diletakan di dalam sebuah kotak pendingin, bersama bahan-bahan yang ingin didinginkan. Generator terletak di luar kotak pendingin dan berisi karbon aktif. Evaporator dan generator dihubungkan oleh pipa dan kran (katup/valve) sebagai pengatur. Metanol cair dimasukan kedalam tabung evaporator dengan perlahan untuk menjaga tekanan sistem agar tetap vakum. Metanol yang masuk pada sistem vakum, sebagian akan berubah fase menjadi uap dan membuat tekanan naik. Setelah kran penghubung dibuka, maka uap metanol akan terserap oleh karbon aktif yang berada di generator. Proses terserapnya uap metanol ke dalam karbon aktif membuat tekanan sistem turun dan membuat sebagian metanol yang masih dalam fase cair menguap. Sebagian metanol yang masih dalam fase cair membutuhkan kalor untuk menguap. Kalor yang diperlukan metanol untuk menguap diambil dari lingkungan sekitar. Proses penyerapan kalor dari lingkungan sekitar membuat temperatur evaporator menurun dan temperatur generator naik. Proses penyerapan metanol oleh karbon aktif ini disebut adsorbsi. Adsorbsi akan berhenti ketika metanol yang berada pada tabung evaporator sudah habis atau karbon aktif sudah jenuh dan tidak dapat menyerap lagi.

(21)

Selanjutnya ketika adsorbsi sudah berhenti, generator dipanasi dengan sumber panas. Energi panas ini akan menaikkan temperatur karbon aktif yang berisi uap metanol. Setelah panas, uap metanol akan terlepas dari karbon aktif dan mengalir kembali ke evaporator. Karena temperatur evaporator lebih rendah dari generator maka uap metanol akan mengembun dan berubah menjadi cairan metanol di evaporator. Proses pelepasan uap metanol dari karbon aktif ini disebut proses desorbsi. Saat proses desorbsi, proses pendinginan tidak akan terjadi. Proses desorbsi ini tetap berlanjut hingga uap metanol terlepas semua dari karbon aktif. Hal ini ditandai dengan tekanan sistem yang naik ke tekanan semula. Proses adsorbsi dapat kembali terjadi setelah temperatur karbon aktif turun ke temperatur semula. Oleh karena proses pendinginan tidak berlangsung secara terus-menerus atau kontinyu maka proses pendinginannya disebut berlangsung secara intermitten.

Unjuk kerja pendingin absorbsi dapat dinyatakan dengan koefisien prestasi (COP) dan dapat dihitung dengan persamaan:

cond evap evap gen abs gen T T T T T T COP − • − = (1)

(Sumber: Refrigeration and Air Conditioning, Manohar Prasad 2006)

Dari buku Refrigeration and Air Conditioning oleh Manohar Prasad, juga diketahui bahwa:

cond abs T

T =

(22)

Sedangkan berdasarkan alat yang dibuat, seperti yang tertulis pada halaman 4 naskah Tugas Akhir ini, diketahui bahwa:

abs gen T T = (3) cond evap T T = (4)

Setelah itu, persamaan (2), (3), dan (4) disubstitusikan dalam persamaan (1), sehingga diperoleh:

cond gen evap gen cond gen T T T T T T COP − × − = Gen Evap T T COP= (5) Keterangan:

COP : Unjuk kerja alat

TEvap : Temperatur evaporator (K)

TGen : Temperatur generator (K)

Tcond : Temperatur kondensor (K)

(23)

2.2 PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN

Beberapa penelitian pendingin adsorbsi menggunakan zeolit-air dengan energi surya yang pernah dilakukan diantaranya oleh Hinotani (1983) mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur pemanasan 160OC atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar 0,12. Pons (1986) meneliti pendingin adsorbsi zeolit-air tetapi COP nya hanya 0,1. Zhu Zepei (1987) melakukan pengetesan pada sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor berpendingin udara mendapatkan COP yang rendah sebesar 0,054 modifikasi yang dilakukan dengan memvakumkan sistem dan penggunaan reflektor datar tidak banyak menaikkan harga COP. Kreussler (1999) melakukan penelitian dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150O C didapatkan energi pendinginan sebesar 250 KJ per Kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125 liter dapat didinginkan menggunakan kolektor seluas 3 m2. Ramos (2003) mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan menggunakan kolektor parabola secara terpisah dari sistem pendingin sehingga setiap kali diperlukan proses pemvakuman. Sistem yang dipakai Ramos tidak menggunakan kondensor, Ramos juga mendapatkan kapasitas adsorbsi zeolit mencapai optimal dengan pemanasan tabung zeolit sebesar 250OC. Penelitian-penelitian tersebut menggunakkan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan Perancis

(24)

9

3.1 PERALATAN PENELITIAN

Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dibuat dari beberapa alat yang dapat dirangkai menjadi satu. Dibawah ini adalah model yang telah dibuat tersebut

Gambar 3.1. Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal

1a

2

3

4

5

6

7

(25)

Gambar 3.2. Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal

Gambar 3.3. Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horizontal

1b

2

3

4

5

6

7

(26)

Gambar 3.4. Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horizontal

Model pada gambar 3.1 dan 3.2 meperlihatkan model pendingin adsorbsi yang menggunakan alat 1a, yaitu generator vertikal, sedangkan model pada gambar 3.3 dan 3.4 memperlihatkan model pendingin adsorbsi yang menggunakan alat 1b, yaitu generator horizontal.

Keterangan :

1. Generator

2. Saluran masuk karbon aktif

3. Kran penghubung generator dan evaporator

(27)

5. Saluran untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat. Bagian ini bisa diganti dengan pentil saat alat akan divakum.

6. Kran untuk memasukkan metanol

7. Evaporator

Seluruh bagian yang bersinggungan dengan metanol, termasuk manometer dan kran, terbuat dari bahan stainless steel jenis 304. Stainless

steel 304 merupakan salah satu bahan yang tidak bereaksi dengan metanol.

Selain itu, stainless steel 304 juga mudah ditemukan di Yogyakarta. Model pendingin ini dikerjakan di bengkel las yang terdapat di Solo dan Yogyakarta.

Karbon aktif yang digunakan adalah karbon aktif yang berasal dari tempurung kelapa dan berbentuk granulat atau pelet dengan diameter rata-rata sekitar 2mm. Biasanya karbon aktif jenis ini digunakan oleh masyarakat sebagai penjernih air. Karbon aktif ini dibeli di toko kimia, di daerah Yogyakarta. Metanol yang digunakan adalah metanol yang biasa digunakan masyarakat dan industri sebagai pelarut. Metanol ini dibeli di toko kimia di daerah Solo dan Yogyakarta. Karbon aktif granulat dan metanol yang dipilih karena banyak terdapat di toko kimia lokal dan biasa digunakan oleh masyarakat

(28)

3.2 VARIABEL YANG DIUKUR

1. Temperatur generator (Tgen)

2. Temperatur evaporator (Tevap)

3. Temperatur lingkungan sekitar evaporator (Tlingk)

4. Tekanan sistem (P) 5. Waktu pencatatan data (t)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk pengukuran tekanan digunakan manometer.

3.3 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN

Beberapa variabel yang divariasikan dalam penelitian ini antara lain: 1. Jumlah metanol

Metanol yang digunakan sebagai refrijeran divariasikan sejumlah 100 ml, 200 ml dan 300 ml.

2. Kondisi awal katup penghubung

Kondisi awal katup penghubung sebelum proses adsorbsi divariasikan dibuka dan ditutup.

3. Konstruksi tabung generator

Kontruksi tabung generator yang digunakan pada pendingin divariasikan tabung horizontal kapasitas 1 kg dan tabung vertikal kapasitas 16 kg.

4. Jumlah karbon aktif

Karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber divariasikan sejumlah 1 kg dan 4 kg.

(29)

3.4 LANGKAH PENELITIAN

Pada penelitian ini akan dilakukan 2 penelitian utama, yaitu penelitian adsorbsi dan penelitian adsorbsi.

Langkah penelitian proses adsorbsi:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan model pendingin adsorbsi seperti pada gambar 3.1.Konstruksi tabung generator yang digunakan disesuaikan dengan variasi

2. Tabung generator diisi dengan karbon aktif dengan jumlah sesuai variasi 3. Model divakumkan dengan pompa vakum

4. Termokopel dipasang pada tempat yang suhunya hendak diukur 5. Kondisi awal kran penghubung generator dan evaporator disesuaikan

dengan variasi

6. Metanol diisikan ke dalam model pendingin dengan jumlah sesuai yang divariasikan

7. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan konstruksi tabung generator, jumlah karbon aktif, jumlah metanol dan kondisi awal keran penghubung.

8. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat temperatur di setiap titik yang diinginkan dan tekanan pada manometer

9. Data yang dicatat adalah temperatur generator (Tgen), temperatur

evaporator (Teva), temperatur lingkungan (Tlingk), tekanan sistem alat (P)

(30)

Langkah proses desorbsi:

1. Penelitian diawali dengan dilakukan proses adsorbsi dengan langkah-langkah seperti diatas. Proses adsorbsi bisa dilakukan beberapa kali, sampai temperatur evaporator (Tevap) mencapai temperatur lingkungan

(Tlingk)

2. Tabung evaporator dimasukkan dalam sebuah ember yang berisi air biasa 3. Tabung generator dimasukan dalam panci yang berisi air

4. Panci diletakkan diatas kompor dan dipasangai juga 2 buah water heater. 5. Kran penghubung dibuka

6. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat temperatur di setiap titik yang diinginkan dan tekanan pada manometer

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

1. Hubungan temperatur di bagian-bagian yang dicatat perubahannya dengan waktu pencatatan data untuk semua variasi jumlah metanol, jumlah karbon aktif, konstruksi tabung generator dan kondisi awal kran penghubung. 2. Hubungan unjuk kerja model pendingin dengan temperatur evaporator

untuk semua variasi jumlah metanol, jumlah karbon aktif, konstruksi tabung generator dan kondisi awal kran penghubung.

(31)

16

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1PROSES ADSORBSI

Berikut ini adalah data-data hasil pencatatan selama penelitian proses adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan beberapa variasi:

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 0 -0.81 27 27 27 - 1 -0.93 35 14 27 0.93 2 -0.93 35 12 27 0.93 3 -0.93 35 13 27 0.93 4 -0.93 36 12 27 0.92 5 -0.93 35 12 27 0.93 6 -0.93 36 13 27 0.93 7 -0.93 35 13 27 0.93 8 -0.95 36 13 27 0.93 9 -0.95 36 13 27 0.93 10 -0.95 35 14 27 0.93 11 -0.95 36 14 27 0.93 12 -0.95 35 14 27 0.93 13 -0.95 36 14 27 0.93 14 -0.95 36 14 27 0.93 15 -0.95 37 14 27 0.93 16 -0.95 37 14 27 0.93 17 -0.95 36 14 27 0.93 18 -0.95 36 14 27 0.93 19 -0.95 37 16 27 0.93 20 -0.95 36 16 27 0.94 21 -0.95 37 16 27 0.93 22 -0.95 37 16 27 0.93

(32)

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (Lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 23 -0.95 37 16 27 0.93 24 -0.95 37 16 27 0.93 25 -0.95 37 16 27 0.93 26 -0.95 37 16 27 0.93 27 -0.95 37 16 27 0.93 28 -0.95 38 16 27 0.93 29 -0.95 38 17 27 0.93 30 -0.95 38 17 27 0.93 COPrata-rata 0.93

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 0 -0.81 27 27 27 - 1 -0.93 35 18 27 0.94 2 -0.93 35 16 27 0.94 3 -0.93 35 14 27 0.93 4 -0.93 35 14 27 0.93 5 -0.93 35 14 27 0.93 6 -0.93 36 14 27 0.93 7 -0.93 35 13 27 0.93 8 -0.93 35 13 27 0.93 9 -0.93 35 14 27 0.93 10 -0.93 36 14 27 0.93 11 -0.93 35 14 27 0.93 12 -0.93 35 14 27 0.93 13 -0.93 36 13 27 0.93 14 -0.93 36 14 27 0.93 15 -0.93 36 14 27 0.93 16 -0.93 36 14 27 0.93 17 -0.93 36 14 27 0.93

(33)

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (Lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 18 -0.93 36 14 27 0.93 19 -0.93 36 16 27 0.94 20 -0.93 36 14 27 0.93 21 -0.93 36 16 27 0.94 22 -0.93 36 14 27 0.93 23 -0.93 36 14 27 0.93 24 -0.93 36 16 27 0.94 25 -0.93 36 16 27 0.94 26 -0.92 36 16 27 0.94 27 -0.92 36 16 27 0.94 28 -0.92 36 16 27 0.94 29 -0.92 36 16 27 0.94 30 -0.92 36 16 27 0.94 COPrata-rata 0.93

(34)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 0 -0.81 26 25 26 - 1 -0.88 26 20 26 0.98 2 -0.89 27 20 26 0.98 3 -0.89 27 19 26 0.97 4 -0.89 27 19 25 0.97 5 -0.89 27 19 25 0.97 6 -0.89 27 19 26 0.97 7 -0.89 28 19 26 0.97 8 -0.89 28 19 26 0.97 9 -0.89 29 19 26 0.97 10 -0.89 29 19 26 0.97 11 -0.89 29 19 26 0.97 12 -0.89 29 19 26 0.97 13 -0.89 30 19 26 0.96 14 -0.89 30 19 26 0.96 15 -0.89 30 19 26 0.96 16 -0.89 30 19 26 0.96 17 -0.89 32 20 26 0.96 18 -0.89 32 20 26 0.96 19 -0.89 32 20 26 0.96 20 -0.89 32 20 26 0.96 21 -0.89 32 20 26 0.96 22 -0.89 32 20 26 0.96 23 -0.89 32 20 26 0.96 24 -0.89 32 20 26 0.96 25 -0.89 32 20 27 0.96 26 -0.89 32 20 27 0.96 27 -0.89 32 20 27 0.96 28 -0.89 32 20 26 0.96 29 -0.89 32 20 26 0.96 30 -0.89 32 20 26 0.96 COPrata-rata 0.97

(35)

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung dibuka.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 0 -1 27 27 27 - 1 -0.9 29 21 27 0.97 2 -0.9 32 20 26 0.96 3 -0.9 35 19 27 0.95 4 -0.9 36 19 27 0.94 5 -0.9 36 19 27 0.94 6 -0.9 36 19 27 0.94 7 -0.9 36 19 27 0.94 8 -0.9 36 19 27 0.94 9 -0.9 36 19 27 0.94 10 -0.9 36 19 27 0.94 11 -0.9 36 19 27 0.94 12 -0.9 36 19 27 0.94 13 -0.9 36 19 27 0.94 14 -0.9 36 19 27 0.94 15 -0.9 36 19 27 0.94 16 -0.9 36 20 27 0.95 17 -0.9 36 19 27 0.94 18 -0.9 36 19 27 0.94 19 -0.9 36 20 27 0.95 20 -0.9 36 20 27 0.95 21 -0.9 36 20 27 0.95 22 -0.9 36 19 27 0.94 23 -0.9 36 20 27 0.95 24 -0.9 36 20 27 0.95 25 -0.9 36 20 27 0.95 26 -0.9 36 20 27 0.95 27 -0.9 36 20 27 0.95 28 -0.9 36 20 27 0.95 29 -0.9 35 20 27 0.95 30 -0.9 35 20 27 0.95 COPrata-rata 0.95

(36)

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 0 -0.82 26 25 25 - 1 -0.9 26 19 25 0.98 2 -0.9 27 19 25 0.97 3 -0.9 27 18 25 0.97 4 -0.93 29 18 25 0.96 5 -0.93 29 18 26 0.96 6 -0.93 32 18 26 0.95 7 -0.93 35 14 26 0.93 8 -0.93 35 14 25 0.93 9 -0.93 35 14 25 0.93 10 -0.93 35 13 25 0.93 11 -0.95 35 14 25 0.93 12 -0.95 35 14 25 0.93 13 -0.95 35 14 26 0.93 14 -0.95 36 13 26 0.93 15 -0.95 36 13 26 0.93 16 -0.95 35 14 26 0.93 17 -0.95 36 14 26 0.93 18 -0.95 36 14 26 0.93 19 -0.95 36 14 26 0.93 20 -0.95 36 14 26 0.93 21 -0.95 36 14 25 0.93 22 -0.95 36 14 25 0.93 23 -0.95 36 14 26 0.93 24 -0.95 36 14 26 0.93 25 -0.95 36 14 26 0.93 26 -0.95 36 14 26 0.93 27 -0.95 36 14 25 0.93 28 -0.95 36 14 26 0.93 29 -0.95 36 14 26 0.93 30 -0.93 36 14 26 0.93 31 -0.93 36 16 26 0.94 32 -0.93 36 14 26 0.93 33 -0.93 37 14 26 0.93 34 -0.93 36 16 26 0.94 35 -0.93 36 16 26 0.94

(37)

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (Lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 36 -0.93 36 14 26 0.93 37 -0.93 36 14 25 0.93 38 -0.93 36 16 26 0.94 39 -0.93 37 16 26 0.93 40 -0.93 37 16 26 0.93 41 -0.93 36 14 26 0.93 42 -0.93 36 14 26 0.93 49 -0.92 36 18 26 0.94 50 -0.92 36 17 26 0.94 51 -0.92 36 18 26 0.94 52 -0.92 36 18 26 0.94 53 -0.92 36 19 26 0.94 54 -0.92 35 19 26 0.95 55 -0.92 35 18 26 0.94 56 -0.92 35 19 26 0.95 57 -0.92 35 19 26 0.95 58 -0.92 35 19 26 0.95 59 -0.92 35 19 25 0.95 60 -0.92 36 19 26 0.94 COPrata-rata 0.94

(38)

Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) COP 0 -0.82 25 25 25 - 1 -0.94 25 16 25 0.97 2 -0.94 25 13 25 0.96 3 -0.94 26 12 25 0.95 4 -0.95 26 12 25 0.95 5 -0.95 26 11 25 0.95 6 -0.95 26 11 25 0.95 7 -0.95 26 12 25 0.95 8 -0.95 26 12 25 0.95 9 -0.95 27 12 25 0.95 10 -0.95 27 12 25 0.95 11 -0.95 27 12 25 0.95 12 -0.95 27 12 25 0.95 13 -0.95 27 12 25 0.95 14 -0.95 27 12 25 0.95 15 -0.95 27 13 25 0.95 16 -0.95 27 12 25 0.95 17 -0.95 26 12 25 0.95 18 -0.95 27 12 25 0.95 19 -0.95 27 13 25 0.95 20 -0.95 27 13 25 0.95 21 -0.95 27 13 25 0.95 22 -0.95 27 13 25 0.95 23 -0.95 27 13 25 0.95 24 -0.95 27 13 25 0.95 25 -0.95 27 13 26 0.95 26 -0.95 27 13 25 0.95 27 -0.95 27 13 25 0.95 28 -0.95 27 13 25 0.95 29 -0.95 27 13 26 0.95 30 -0.95 27 14 26 0.96 COPrata-rata 0.95

(39)

Dari tabel 4.1, tabel 4.2, sampai tabel 4.6, dapat dibuat grafik hubungan Tevap, Tgen, P, dan t pada gambar 4.1, gambar 4.2, sampai gambar

4.6. dan untuk membandingkan Tevap terendah yang dapat dicapai, dapat

dilihat pada gambar 4.7 sampai 4.11.

Gambar 4.1. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar 4.1, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 12oC. Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur generator tertinggi mencapai 38oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.95

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar 4.2, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 13oC. Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur generator tertinggi mencapai 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.92

-1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 -0.7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 P ( b a r) T e m p . ( 0C ) t (menit)

(40)

-0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 P ( b a r) T e m p . ( 0C ) t (menit)

Tgen Tevap T lingk P

-0.9 -0.88 -0.86 -0.84 -0.82 -0.8 -0.78 -0.76 15 20 25 30 35 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 P ( b a r) T e m p . ( 0C ) t (menit)

(41)

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar 4.3, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai hanya 19oC. Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur generator tertinggi mencapai 32oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.9.

Gambar 4.4. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung dibuka.

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar 4.4, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai hanya 19oC. Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur generator tertinggi mencapai 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.9.

-1.02 -1 -0.98 -0.96 -0.94 -0.92 -0.9 -0.88 -0.86 -0.84 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 P ( b a r) T e m p . ( 0C ) t (menit)

(42)

Gambar 4.5. Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar 4.5, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 13oC. Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 60 menit dengan temperatur generator tertinggi 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.93.

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar 4.6, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 11oC. Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur generator tertinggi 27oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.95.

-1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 P ( b a r) T e m p . ( 0C ) t (menit)

(43)

Gambar 4.6. Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

Berikut adalah grafik perbandingan temperatur evaporator (Tevap) dari berbagai variasi:

Gambar 4.7. Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses

adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. -1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 P ( b a r) T e m p . ( 0C ) t (menit)

Tgen Tevap T lingk P

12 13 19 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 T ( oC ) t (menit)

(44)

Pada penelitian variasi jumlah metanol yang dimasukkan ke sistem alat pendingin absorbsi sebagai refrijeran. Jumlah metanol yang divariasikan sejumlah 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Dari ketiga macam variasi ini ketika proses adsorbsi dilakukan, didapat hasil temperatur evaporator yang berbeda. Hasil perbandingan temperatur evaporator (Teva) ini disajikan pada gambar

4.7. Dari data ini dapat diketahui bahwa jumlah metanol berpengaruh terhadap temperatur evaporator pada saat proses adsorbsi. Jika jumlah metanol terlalu sedikit maka proses pendinginan di evaporator hanya berlangsung secara singkat. Singkatnya lama proses pendinginan disebabkan karena metanol telah habis diserap oleh karbon aktif. Hal ini terbukti dari gambar 4.7 yang memperlihatkan bahwa temperatur evaporator yang menggunakan volume 100 ml metanol menjadi lebih cepat naik, sedangkan pada variasi yang menggunkan 200ml dan 300 ml sedikit lebih stabil dalam mempertahankan suhu terendahnya. Namun dengan menggunakan volume metanol yang lebih sedikit, beban pendinginannya pun akan semakin ringan. Jadi bisa dikatakan bahwa dengan menggunakan volume metanol paling sedikit, menghasilkan temperatur yang paling rendah. Hasil dari penelitian dengan ketiga variasi ini adalah jumlah metanol yang terbaik sejumlah 100 ml. Variasi ini mampu mencapai suhu 12oC. Sehingga agar menghasilkan temperatur yang lebih dingin, pada penelitian selanjutnya digunakan metanol dengan jumlah 100 ml.

(45)

Gambar 4.8. Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses

adsorbsi dengan variasi kondisi awal kran penghubung ditutup dan dibuka. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan volume metanol 100 ml.

Variasi lain yang dilakukan dalam penelitian ini adalah variasi kondisi awal kran penghubung generator dan evaporator. Kondisi awal kran penghubung yang divariasikan adalah dibuka dan ditutup. Seperti yang tampak pada Gambar 4.8, temperatur terendah evaporator mencapai 12°C didapatkan dengan menggunakan variasi kondisi awal kran penghubung dalam kedaan tertutup. Sedangkan saat menggunakan variasi kran penghubung langsung terbuka, temperatur terendahnya hanya mencapai 19oC. Temperatur dengan menggunakan variasi langsung dibuka lebih tinggi, karena, ketika metanol memasuki sistem yang vakum, metanol akan langsung berubah fase menjadi uap dan memenuhi ruangan, dan langsung diserap oleh karbon aktif, sehingga pendinginannya tidak hanya terjadi di tabung evaporator, tapi juga

19 12 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 T ( oC ) t (menit)

T Evaporator (Kondisi awal kran buka) T Evaporator (Kondisi awal kran tutup)

(46)

terjadi pendinginan hampir disepanjang saluran penghubung generator dan evaporator, sehingga membuat beban pendinginannya menjadi lebih besar, dan temperatur evaporator tidak bisa menjadi lebih dingin. Berbeda dengan menggunakan variasi kran penghubung tertutup, uap metanol akan ditampung terlebih dahulu di tabung evaporator, sehingga ketika terjadi adsorbsi, pusat pendinginannya terdapat pada tabung evaporator saja. Maka pengambilan data untuk variasi selanjutnya menggunakan kondisi awal kran penghubung tertutup.

Gambar 4.9. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses

adsorbsi dengan variasi generator horizontal dan vertikal. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, volume metanol 100 ml, dan kondisi awal kran penghubung tertutup.

Variasi lain yang dilakukan adalah variasi bentuk tabung generator yang dirangkaikan pada alat pendingin adsorbsi. Tabung generator yang divariasikan adalah tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan tabung generator vertikal kapasitas 16 kg. Setelah dilakukan proses adsorbsi dengan

12 13 0 5 10 15 20 25 30 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 T ( oC ) t (menit)

(47)

kedua variasi ini dihasilkan temperatur pendinginan yang selisihnya hanya sedikit sekali. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.9. Variasi tabung generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan temperatur evaporator 13oC, sedangkan generator horizontal kapasitas kapasitas 1 kg mencapai 12oC. Namun, yang perlu diperhatikan adalah dengan menggunakan tabung generator vertikal kapasitas 16 kg mampu mempertahankan suhu terendahnya lebih lama daripada dengan menggunakan tabung generator horizontal. Hal ini disebabkan karena variasi tabung generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan luas penampang karbon aktif yang lebih luas daripada variasi tabung generator horizontal kapasitas 1 kg. Dengan luasnya penampang karbon aktif ini maka debit uap metanol yang terserap oleh karbon aktif akan lebih banyak, sehingga mampu mempertahankan proses pendinginan lebih lama. Karena penggunaan tabung generator vertikal dapat membuat suhu terendah lebih lama (stabil) dan selisih suhu terendahnya hanya 1oC, maka pengambilan data untuk variasi selanjutnya menggunakan tabung generator vertikal.

(48)

Gambar 4.10. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses

adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg. Menggunakan 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung tertutup.

Pada penelitian ini variasi yang lain adalah variasi jumlah karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber dalam sistem alat pendingin adsorbsi. Variasi yang dilakukan adalah menvariasikan jumlah karbon aktif sebanyak 1 kg dan 4 kg. Dan hasil penelitian dari dua variasi ini adalah jumlah karbon aktif cukup berpengaruh terhadap temperatur terendah pendinginan oleh evaporator. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.10. Semakin banyak karbon aktif (adsorber) yang ada di alat pendingin adsorbsi maka semakin tinggi debit uap metanol (refrijeran) yang terserap. Semakin tinggi debit uap metanol yang terserap karbon aktif maka semakin banyak kalor dari sekitar evaporator yang terserap. Semakin banyak kalor yang terserap maka

13 11 0 5 10 15 20 25 30 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 T ( oC ) t (min)

(49)

12 13 13 19 11 19 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.97 T ( oC ) COP

menyebabkan temperatur evaporator semakin rendah. Hal ini dibuktikan dengan temperatur evaporator mencapai temperatur 11°C.

Gambar 4.11. Perbandingan temperatur evaporator dan COP dari semua variasi

Unjuk kerja alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif pada penelitian ini dihitung menggunakan persamaan (1). Unjuk kerja tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 0,71 pada variasi jumlah metanol 100 ml. Perbandingannya dengan variasi lain dapat dilihat pada Gambar 4.11.

100ml metanol, generator horizontal, 1kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup

100ml metanol, generator horizontal, 1kg karbon aktif, Kondisi awal kran terbuka

100ml metanol, generator vertikal, 1 kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup

100ml metanol, generator vertikal, 4 kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup

(50)

Walaupun temperatur evaporator mencapai temperatur 11°C namun temperatur ini masih dianggap tidak layak untuk menjadi alat pendingin. Standarnya alat pendingin harus dapat mencapai temperatur pendinginan 0°-5°C. Hal ini disebabkan karena jenis karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber memiliki daya serap terhadap metanol yang rendah. Jenis karbon aktif yang digunakan adalah karbon aktif yang dibuat dari tempurung kelapa dan berasal dari pasar lokal. Rupanya kualitas karbon aktif lokal tergolong rendah dan belum bisa menyamai kualitas karbon aktif yang ada di luar Indonesia.

Dari semua data adsorbsi yang telah berhasil didapat menunjukkan bahwa proses pendinginan (adsorbsi) telah berlangsung. Hal ini ditunjukkan dengan turunnya temperatur evaporator (Tevap) pada setiap variasi proses

adsorbsi.

Pendinginan intermitten dengan menggunakan siklus adsorbsi berlangsung dalam beberapa proses yaitu:

a. Proses adsorbsi yaitu proses penyerapan metanol oleh adsorber (karbon aktif). Saat proses adsorbsi berlangsung, kalor di sekitar evaporator akan terserap. Proses penyerapan kalor ini akan menyebabkan temperatur evaporator turun.

b. Proses desorbsi yaitu proses pelepasan uap metanol dari adsorber (karbon aktif) saat generator dipanaskan.

(51)

c. Proses kondensasi yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap metanol yang terdesorbsi menjadi metanol cair. Metanol cair yang dihasilkan ditampung di evaporator.

Untuk proses desorbsi dan kondensasi akan dibahas pada sub bab 4.2

4.2PROSES DESORBSI

Gambar 4.12. Bagan penelitian siklus pendingin adsorbsi.

Penelitian selanjutnya adalah siklus pendingin adsorbsi, dengan tujuan untuk mengetahui apakah setelah proses desorbsi, proses adsorbsi masih dapat berlangsung kembali sama dengan proses adsorbsi pertama kali. Proses adsorbsi tahap pertama diakhiri sampai proses pendinginan tidak dapat terjadi lagi. Oleh karena itu pengambilan datanya dapat berlangsung hingga berkali-kali. Selanjutnya dilakukan proses desorbsi, yang diakhiri sampai tekanan sistem sama atau melebihi tekanan awal proses adsorbsi. Selanjutnya dilakukan proses adsorbsi tahap kedua, dimana hasilnya akan dibandingkan

Adsorbsi tahap kedua Desorbsi Adsorbsi tahap pertama dibandingkan

(52)

dengan proses adsorbsi tahap pertama. Hal ini ditunjukkan seperti pada Gambar 4.14.

Berikut ini adalah data-data hasil pencatatan selama penelitian proses siklus pendingin adsorbsi yang terdiri dari proses adsorbsi-desorbsi-adsorbsi. Pada pengambilan data kali ini menggunakan tabung evaporator kapasitas 0,6 liter. Saat proses desorbsi, tabung generator direndam dalam panci besar yang berisi air panas. Pemanasan didapatkan dengan menggunakan sebuah kompor listrik 300W yang diletakkan dibawah panci besar dan dua buah water heater 1000W yang dicelup di permukaan air. Agar terjadi proses kondensasi maka tabung evaporator direndam di ember besar yang berisi air biasa.

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 0 -0.8 25 25 25 1 -0.98 24 11 25 2 -0.98 25 11 25 3 -0.98 25 12 25 4 -0.98 25 11 25 5 -0.98 25 12 25 6 -0.98 25 12 25 7 -0.98 26 11 26 8 -0.98 26 11 26 9 -0.98 26 11 26 10 -0.98 26 11 26 11 -0.98 26 11 26 12 -0.98 26 11 26 13 -0.98 26 11 26 14 -0.98 26 12 26

(53)

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 15 -0.98 26 11 26 16 -0.98 26 11 26 17 -0.98 26 12 26 18 -0.98 26 11 26 19 -0.98 26 12 26 20 -0.98 27 14 26 21 -0.98 27 12 27 22 -0.98 27 12 27 23 -0.98 27 12 27 24 -0.98 27 12 27 25 -0.98 27 12 27 26 -0.98 27 11 27 27 -0.98 27 11 27 28 -0.98 27 12 26 29 -0.98 27 11 27 30 -0.98 27 11 27 31 -0.98 27 11 27 32 -0.98 27 11 27 33 -0.98 27 11 27 34 -0.98 27 12 27 35 -0.98 27 11 27 36 -0.98 27 11 27 37 -0.98 27 11 27 38 -0.98 27 11 27 39 -0.98 27 11 27 40 -0.98 27 11 26 41 -0.98 27 11 26 42 -0.98 27 11 27 43 -0.98 27 11 27 44 -0.98 27 11 27 45 -0.98 27 11 27 46 -0.98 27 11 26 47 -0.98 27 11 26 48 -0.98 27 11 26

(54)

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

(55)

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 83 -0.98 28 11 26 84 -0.98 28 11 26 85 -0.98 28 11 26 86 -0.98 28 10 26 87 -0.98 28 10 26 88 -0.98 28 10 26 89 -0.98 28 10 26 90 -0.98 28 10 26 Catatan:

• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-90 karena temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.

• Kran penghubung ditutup saat pengambilan data dihentikan.

• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 0 -0.83 26 26 26 1 -0.98 26 16 25 2 -0.98 26 10 25 3 -0.98 26 8 26 4 -0.98 26 5 25 5 -0.98 26 6 25 6 -0.98 26 6 26 7 -0.98 26 6 25 8 -0.98 26 6 26 9 -0.98 26 6 25 10 -0.98 26 5 25 11 -0.98 26 5 25 12 -0.98 26 6 25

(56)

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

(57)

(58)

(59)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 115 -0.98 27 16 25 116 -0.98 27 17 25 117 -0.98 27 17 25 118 -0.98 27 18 25 119 -0.98 27 17 25 120 -0.98 27 17 25 Catatan:

• Kran penghubung langsung ditutup ketika pengambilan data dihentikan.

• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 0 -0.95 25 25 25 1 -0.99 25 20 26 2 -0.99 25 20 26 3 -0.99 25 20 26 4 -0.99 25 20 26 5 -0.99 25 21 26 6 -0.99 25 21 26 7 -0.99 25 21 26 8 -0.99 25 22 26 9 -0.99 25 22 26 10 -0.99 25 22 26 11 -0.99 25 24 26 12 -0.99 26 24 26 13 -0.99 25 24 26

(60)

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 14 -0.99 25 24 26 15 -0.99 25 24 26 16 -0.99 26 24 26 17 -0.99 26 24 26 18 -0.99 26 24 26 19 -0.99 26 25 26 20 -0.99 26 25 26 21 -0.99 25 25 26 22 -0.99 25 25 26 23 -0.99 26 25 26 24 -0.99 26 25 26 25 -0.99 26 25 26 26 -0.99 26 25 26 27 -0.99 26 25 26 28 -0.99 26 25 26 29 -0.99 26 25 26 30 -0.99 26 25 26 31 -0.99 26 25 26 32 -0.99 26 26 26 33 -0.99 26 26 26 34 -0.99 26 26 26 35 -0.99 26 26 26 36 -0.99 26 26 26 37 -0.99 26 26 26 38 -0.99 26 26 26 39 -0.99 26 26 26 40 -0.99 26 26 26 41 -0.99 26 26 26 42 -0.99 26 26 26 43 -0.99 26 26 26 44 -0.99 26 26 26 45 -0.99 26 26 26 46 -0.99 26 26 26 47 -0.99 26 26 26 48 -0.99 26 26 27 49 -0.99 26 26 26

(61)

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 50 -0.99 26 26 26 51 -0.99 26 26 26 52 -0.99 26 26 27 53 -0.99 26 26 26 54 -0.99 26 26 26 55 -0.99 26 26 26 56 -0.99 26 26 26 57 -0.99 26 26 26 58 -0.99 26 26 26 59 -0.99 26 26 26 60 -0.99 26 26 26 Catatan:

(62)

Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tair panas (oC) Tgen (oC) Tevap (oC) Tair biasa (oC) 0 -0.99 26 25 27 27 5 -0.98 32 26 19 27 10 -0.97 34 28 19 27 15 -0.96 38 37 28 27 20 -0.95 43 41 29 27 25 -0.94 51 48 32 27 30 -0.93 54 56 28 27 35 -0.92 60 59 27 27 40 -0.91 68 62 27 27 45 -0.9 84 67 27 27 50 -0.88 92 66 33 27 55 -0.85 94 75 27 27 60 -0.83 96 81 27 27 65 -0.8 94 88 29 27 70 -0.78 97 94 27 27 75 -0.76 98 96 27 27 80 -0.73 98 96 27 27 85 -0.71 98 96 27 27 90 -0.7 98 93 30 27 95 -0.69 98 94 28 27 100 -0.68 97 94 28 27 105 -0.67 97 96 27 27 110 -0.66 97 94 28 27 115 -0.65 97 89 36 27 120 -0.64 97 91 34 27 Catatan:

• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-120 karena tekanan sistem telah melebihi tekanan awal sistem dan waktunya sama dengan waktu terlama dari proses adsorbsi.

(63)

Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t (menit) P (bar) Tgen (oC) Tevap (oC) Tlingk (oC) 0 -0.64 26 26 25 1 -0.99 26 22 25 2 -0.99 26 22 25 3 -0.99 26 24 25 4 -0.99 26 24 25 5 -0.99 26 24 25 6 -0.99 26 24 25 7 -0.99 26 24 25 8 -0.99 26 24 25 9 -0.99 26 25 25 10 -0.99 26 25 25 11 -0.99 27 26 26 12 -0.99 27 26 26 13 -0.99 27 26 26 14 -0.99 27 26 26 15 -0.99 27 26 26 16 -0.99 27 26 26 17 -0.99 27 27 27 18 -0.99 27 27 27 19 -0.99 27 27 27 20 -0.99 27 27 27 21 -0.99 27 27 27 22 -0.99 27 27 27 23 -0.99 27 27 27 24 -0.99 27 27 27 25 -0.99 27 27 27 26 -0.99 28 27 27 27 -0.99 28 27 27 28 -0.99 27 27 26 29 -0.99 27 27 27 30 -0.99 27 27 27 Catatan: