STUDI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI COOLING PAD
BERBAHAN SUMBU KOMPOR TANPA DUCTING DAN
DENGAN DUCTING
Oleh : A A Dwi Swantika
Dosen Pembimbing : Ir. Hendra Wijaksana, MSc : Ketut Astawa,ST.MT
ABSTRAK
Pendinginan evaporatif merupakan proses penguapan air pada suatu permukaan yang mengalami kontak secara langsung antara air dengan udara. Pendingin evaporatif pada penelitian ini digunakan untuk mendinginkan suhu udara di dalam kandang ayam agar tidak mengalami heat stress. Ducting digunakan sebagai media menyalurkan udara, perpindahan panas, dan untuk mengurangi kelembaban pada proses penguapan air yang terjadi kontak dengan udara.
Dalam penelitian ini menggunakan variasi tanpa ducting dan dengan ducting. Volume ducting yaitu 0.54 𝑚3, dengan penambahan lubang pada bagian bawah dengan diameter 5 cm berjumlah 65 lubang. Pengujian dilakukan untuk mengetahui performa pendingin evaporative cooling yang meliputi penurunan bola kering udara, efektivitas pendinginan, kapasitas pendinginan, EER dan kelembaban relatif. Variabel yang diukur pada saat pengujian adalah putaran rpm fan yaitu rpm 1 (1440 rpm), rpm 2 (1470 rpm) dan rpm 3 (1500 rpm).
Dari penelitian dengan ducting pada rpm 2 menghasilkan kelembaban relatif lebih baik dibanding dengan tanpa ducting. Nilai yang di dapat pada pengujian dengan ducting 60-70% merupakan kelembaban nyaman bagi ayam. Semakin besar kontak udara yang mengandung uap air dengan sistem, akan mempengaruhi kelembaban yang terjadi.
Kata kunci : pendinginan, suhu, ducting, kelembaban.
EXPERIMENTAL STUDY PERFORMANCE BASED COOLING PAD AXES STOVE WITHOUT DUCTING AND WITH DUCTING
Author : A A Dwi Swantika
Guidance : Ir. Hendra Wijaksana, MSc : Ketut Astawa,ST.MT
ABSTRACT
Evaporative cooling is the evaporation of water on a surface that experienced direct contact between the water with air. Evaporative coolers in this study is used to cool the air temperature inside the henhouse so as not to heat stress. Ducting used as a medium to channel air, heat transfer, and to reduce moisture on the evaporation of water that comes in contact with air.
In this study, using variations without ducting and ducting. Volume ducting ie 0,54 m ^ 3, with the addition of a hole at the bottom with a diameter of 5 cm are 65 holes. Tests conducted to determine the performance of cooling evaporative cooling which include a decrease in air-dry bulb, the effectiveness of cooling, cooling capacity, EER and relative humidity. Variables measured at the time of testing that is round fan rpm 1 rpm (1440 rpm), 2 rpm (1470 rpm) and 3 rpm (1500 rpm).
From studies with ducting at 2 rpm produces relative humidity is better than without ducting. Values in the can on testing with ducting humidity 60-70% is comfortable for chicken. The greater the contact to air containing water vapor with the system, will affect the moisture that occurs.
Keywords: cooling, temperature, ducting, humidity.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “STUDI EKSPERIMENTAL
PERFORMANSI COOLING PAD BERBAHAN SUMBU KOMPOR TANPA DUCTING DAN DENGAN DUCTING”
Dalam penyusunan skripsi ini penulis mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr.Ir. I Ketut Gede Sugita, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.
2. Bapak Ir. Hendra Wijaksana, MSc. Selaku Dosen Pembimbing I. 3. Bapak Ketut Astawa,ST.MT Selaku Dosen Pembimbing II.
4. Bapak I Putu Lokantara,ST.MT Selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Bapak I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST.,MT.Selaku Dosen Penguji I. 6. Bapak Dr. Wayan Nata Septiadi, ST, MT Selaku Dosen Penguji II. 7. Bapak Ir. I Nengah Suarnadwipa, MT Selaku Dosen Penguji III.
8. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.
9. Keluarga yang selalu mendukung dan membantu dalam perkuliahan hingga penyusunan skripsi.
10. Kepada rekan–rekan dan semua pihak Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
Bukit Jimbaran, Desember 2016
Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN i LEMBAR PERSETUJUAN ii PERNYATAAN iii ABSTRAKSI iv ABSTRACT v KATA PENGANTAR vi
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR LAMPIRAN xii
BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 BAB II DASAR TEORI 4
2.1 Evaporative Cooler 4 2.1.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi pendingin evaporative 6 2.1.2 Rancangan Evaporative Cooler Pada Umumnya 7 2.1.3 Bagian – Bagian Evaporative Cooler 8 2.1.4 Tipe Desain Evaporative Cooler 9 2.2 Karakteristik Bahan Evaporative Cooling Pad 11 2.3 Suhu Udara Nyaman (Thermal Comfort) 13 2.4 Sifat-sifat Udara Basah 15 2.4.1 Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature <TdB>) 15
2.4.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature <TwB>) 16 2.4.3 Kelembaban Spesifik (Spesific Humidity<w>) 16
2.4.4 Kelembaban Relatif (Relatif Humidity<RH>) 17
2.4.5 Temperature Dew-Point (Td) 17
2.4.6 Volume Spesifik (v) 17
2.4.7 Entalphy Udara (h) 18
2.5 Psychrometric Chart 18
2.6 Perfomansi Pendingin Evaporatif 21
2.7 Manometer 22
2.8 Laju Penguapan/Evaporasi 24
BAB III METODE PENELITIAN 25
3.1 Variabel Penelitian 25
3.1.1 Variabel Bebas 25
3.1.2 Variabel Terikat 25
3.2 Alat dan Bahan 25
3.3 Pembuatan Box Uji 27
3.3.1 Menghitung Udara Masuk ke Kandang 27 3.3.2 Menghitung Laju Aliran Volume Udara 28 3.3.3 Menghitung Kapasitas Pendinginan 28 3.3.4 Menentukan Skala Kapasitas Pendinginan dan
Volume Box Uji 28
3.4 Ketentuan Variasi Ducting dan Putaran Fan Yang Digunakan 29
3.4.1 Variasi Ducting 29
3.4.2 Variasi Putaran Rpm 29
3.5 Pemodelan Pengujian 30
3.5.1 Langkah Perancangan 32
3.5.2 Cara Kerja Alat Pengujian 33
3.6 Prosedur Penelitian 33
3.7 Diagram Alir Penelitian 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 36 4.1 Data Penelitian 36 4.1.1 Data Temperatur 36
4.1.2 Data Kecepatan Aliran Udara 37
4.2 Pengolahan Data 38
4.2.1 Menghitung Laju Aliran Volume Udara 38 4.2.2 Menghitung Temperatur Rata-Rata 38 4.2.3 Menghitung Performa Evaporative Cooler 40 4.2.4 Laju Penguapan 43
4.2.5 Kelembaban Udara 44
4.3 Pembahasan 46
4.3.1 Penurunan Temperatur Bola Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) 46 4.3.2 Efektifitas Pendinginan (∈) 49
4.3.3 Kapasitas Pendinginan 50
4.3.4 EER (Energy Efficiency Ratio) 51
4.3.5 Laju Penguapan 52 4.3.6 Kelembaban Relatif 53 4.4 Grafik Psychometri 54 BAB V PENUTUP 60 5.1 Kesimpulan 60 5.2 Saran 61 DAFTAR PUSTAKA 61 LAMPIRAN 63 ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rancangan Evaporative ooler 8
Gambar 2.2 Direct evaporative cooling 10
Gambar 2.3 Indirect evaporative Cooler 11
Gambar 2.4 Sumbu Kompor Minyak Tanah 12
Gambar 2.5 Psychrometric chart 19
Gambar 2.6 Rangka Diagram Psychrometric 20
Gambar 2.7 Delapan Proses Thermodinamika Dasar 21
Gambar 2.8 Manometer tabung dengan pipa U 23
Gambar 3.1 Ducting 29
Gambar 3.2 Desain Evaporative Cooling Pads 30
Gambar 3.3 Model Skematik Pengujian 31
Gambar 3.4 Diagram alir penelitian 35
Gambar 4.1 Garis Psychrometric chart 45
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Penurunan Temperatur Bola
Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) Terhadap Waktu 47
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Penurunan Temperatur Bola
Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) Terhadap Putaran Fan 48 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Efektivitas Pendinginan (∈)
Terhadap Putaran Fan 50 Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Kapasitas Pendinginan (qs)
Terhadap Putaran Fan 51
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Energy Efficiency Ratio (EER)
Terhadap Putaran Fan 52 Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Laju Penguapan Terhadap
Putaran Fan 53 Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Kelembaban Relatif Terhadap
Putaran Fan 54 Gambar 4.9 Grafik Psychrometri dengan Tanpa Ducting 56 Gambar 4.10 Grafik Psychrometri dengan Dengan Ducting 58
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Laju Penguapan 13
Tabel 2.2 Kapasitas Pendinginan 13
Tabel 2.3 Batasan Temperatur Nyaman di Beberapa Negara 14
Tabel 2.4 Suhu Nyaman Menurut Standar Tata Cara Perancangan pada 15
Tabel 2.5 Suhu dan Kelembaban Udara yang Nyaman Bagi ayam 15
Tabel 4.1 Pengambilan Data Pendinginan Tanpa Ducting 36
Tabel 4.2 Pengambilan Data Pendinginan Dengan Ducting 37
Tabel 4.3 Hasil Pengolahan Data Pendinginan Tanpa Ducting 39
Tabel 4.4 Hasil Pengolahan Data Pendinginan Dengan Ducting 40
Tabel 4.5 Perhitungan Penurunan Temperatur Bola Kering Udara 41
Tabel 4.6 Perhitungan Efektifitas Pendinginan 41
Tabel 4.7 Perhitungan Kapasitas Pendinginan 42
Tabel 4.8 Perhitungan Energy Efficiency Ratio 43
Tabel 4.9 Massa Alat Awal Dan Akhir 44
Tabel 4.10 Perhitungan Laju Penguapan 44
Tabel 4.11 Temperatur Udara 44
Tabel 4.12 Kelembaban Relatif 45
Tabel 4.13 Penurunan Temperatur Bola Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) 46
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Dokumentasi Pembuatan Dan Pengujian Evaporative
Colling Tanpa Ducting Dan Dengan Ducting 64
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan Negara yang mempunyai iklim tropis. Kondisi daerah tropis ini dikenal memiliki temperatur dan kelembaban tinggi (lebih dari 24ºC dan 50%). Sedangkan temperatur pada siang hari mencapai 34˚-37˚C. Bahkan pada musim kemarau temperatur bisa mencapai 38˚C. Kondisi tersebut sering menimbulkan Heat stress pada unggas. Khususnya pada ayam yang di daerah asal membutuhkan suhu yang nyaman (24˚-30˚C) walaupun sudah mengalami perbaikan genetik tetapi tidak dibarengi oleh perkembangan organ-organ dalam seperti jantung, hati dan lain-lain. Ayam juga tidak mempunyai kelenjar keringat. Sehingga prosesnya dibantu dengan evaporasi. Pada akhirnya, jika kondisi lingkungan sangat panas. Maka bisa berakibat turunnya produksi karena suhu yang tinggi.
Problem utama pada peternakan ayam daerah tropis yang sering dijumpai adalah tingginya angka kematian. Disamping hal tersebut juga sulitnya menghasilkan performans (bobot badan, berat daging, konversi ransum) yang sesuai dengan standart potensi genetik. North (1984), menyatakan bahwa setiap kenaikan temperatur kandang 3ºC akan secara nyata mempengaruhi penampilan unggas yang dipelihara. Kondisi temperatur yang terlalu tinggi ini bisa menyebabkan Heat Stress. Bila ayam terkena Heat stress dapat menggangu kenyamanan ayam dan parahnya lagi bisa menyebabkan kematian.
Kendala utama usaha beternak ayam komersial di daerah beriklim tropis seperti Indonesia khususnya di Bali adalah temperatur lingkungan yang cukup tinggi, terutama di daerah dataran rendah dan pada musim kemarau. Permasalahan tersebut, terutama untuk menekan temperatur panas pada tipe kandang bisa diatasi dengan cara menambah beberapa peralatan di dalam kandang seperti evaporative cooler atau lebih di kenal dengan air cooler dipasaran merupakan alat yang bekerja sesuai dengan pendingin evaporative. Proses pedinginan evaporative merupakan perubahan molekul didalam keadaan cair dengan spontan menjadi gas. Penguapan dapat dilihat dari
lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan. Sistem evaporative ini bekerja dengan komponen fan (kipas) dan evaporative cooling pads. Dengan menggunakan aliran udara dengan kecepatan rendah yang di bantu dengan fan, diharapkan mampu memberikan efektifitas yang lebih tinggi dengan penguapan air yang lebih sedikit sehingga mampu meminimalisir penggunaan air (Ekadewi A.Handoyo, dkk,2008).
Cooling pads merupakan media pendingin pada evaporative cooling wall. Cooling pads yang akan di gunakan berbahan sumbu kompor minyak tanah yang memiliki penyerapan yang baik dengan susunan pads type staggered agar fluida yang lewat dapat menguap pada partikel-partikel terkecil. Evaporative cooling pads selain sebagai pendingin, juga merupakan saringan air. Semakin besar debit air yang di gunakan menghasilkan penurunan bola kering udara, efektivitas pendinginan, kapasitas pendinginan, dan EER (Energy Effesiensi Ratio) yang tinggi pula (Purwata,2013).
Berdasarkan hal tersebut penulis akan melakukan pengujian karakteristik cooling pads dengan sumbu kompor dengan penambahan ducting pada transmisi aliran udara guna mendapatkan hasil penelitian untuk mengetahui kemampuan pendinginan yang terjadi. Dari hal tersebut peneliti ini menambahkan ducting berbentuk balok berupa plat seng yang di beri beberapa lubang di bagian bawah ducting untuk menyerap panas dan langsung di buang ke lingkungan bersama uap air yang tersisa oleh bantuan dorongan fan dengan variasi aliran udara yang di harapkan mampu mendapatkan proses pendinginan yang terbaik. Agar nantinya system pendingin cooling pad dengan penambahan ducting bisa aplikasikan pada kandang ayam.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas dalam penelitian ini yaitu bagaimanakah performansi cooling pad berbahan sumbu kompor tanpa ducting terhadap penambahan duckting.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penelitian ini agar memperoleh hasil yang maksimal dan lebih terarah maka perlu membatasi masalah, antara lain :
1. Temperature lingkungan dianggap konstan. 2. Temperature air yang di gunakan 10ºc ± 1ºc.
3. Fan yang di gunakan adalah fan dengan variasi kecepatan aliran udara.
4. Pengambilan data di lakukan setelah menghidupkan alat terlebih dahulu agar pad basah secara merata.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi pendinginan yang dihasilkan oleh cooling pad terhadap karakteristik pad berbahan sumbu kompor tanpa ducting dengan penambahan ducting.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang di peroleh dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui penurunan temperature di dalam box yang direduksi oleh cooling pad .
2. Mengetahui pengaruh penambahan ducting terhadap pendinginan yang dihasilkan.
3. Mengetahui kemampuan system pendingin cooling pad dengan penambahan ducting untuk menurunkan suhu dan mengurangi kelembaban yang menyebabkan tumbuhnya jamur bila nantinya di aplikasikan pada kandang ayam.
3
