i
MESIN PENGHASIL AIR AKI DENGAN SISTEM KOMPRESI
UAP MEMPERGUNAKAN PIPA PENCURAH AIR DENGAN
JARAK ANTAR LUBANG 8 MM
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik Mesin
Oleh
PUTU SUDARME NIM: 135214106
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
ACCUMULATOR WATER PRODUCING MACHINE WITH
STEAM COMPRESSION SYSTEM USING WATER
DROPPING PIPE WITH 8 MM DISTANCE FOR HOLE
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement to obtain the
Sarjana Teknik in Mechanical Engineering
By
PUTU SUDARME NIM: 135214106
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
vii
ABSTRAK
Air aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan, baik itu mobil/motor. Semua kendaraan memerlukan air aki untuk dapat menghidupkan mesin motor/mobil (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin penghasil air aki (akuades) yang mempergunakan sistem kompresi uap dan mempergunakan pipa pencurah air. (b) Mengetahui karakteristik dari mesin kompresi uap yang dipergunakan di dalam mesin penghasil air aki yang meliputi COPaktual, COPideal, dan efisiensi., (c)
Mengetahui banyaknya air perjam yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki, untuk berbagai macam variasi Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin penghasil air aki bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin siklus kompresi uap adalah: kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan peralatan tambahan filter dengan fluida kerja R22a.
Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 185cm x 50cm x 77cm. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kondisi: (a) kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air, (b) kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air, (c) kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air, (d) kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air, dan (e) Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.
Mesin penghasil air aki berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Dengan rentang waktu 60 menit untuk kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air mampu menghasilkan air sebanyak 947 ml, 60 menit untuk kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1240 ml. 60 menit untuk kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1263 ml, 60 menit untuk kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1160 ml, 60 menit untuk kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1107 ml.
Kata Kunci: Mesin Penghasil Air Aki, Sistem Kompresi Uap, Psychrometric Chart.
viii
ABSTRACT
Distilled battery water is an important component in motor vehicle, be it car or motorcycle. Every motor vehicle needs distilled battery water to turn the engine on (trigerring current to start the dynamo). The objectives of this research are: (a) designing and assembling the machine that produces distilled water using steam compressor system and water pouring pipes, (b) identifying the characteristics of steam compressor machine used in the water distilling machine consisting of COPactual, COPideal, and its efficiency, (c) measuring the hourly production of water
– related researches were conducted in the laboratory of caloric movement of Engineering Study Program of Sanata Dharma University. The water distilling machine worked in steam compression cycle. The main components of the machine are compressor, condenser, capillary pipes, evaporator and additional filters of R22a work fluid.
The machine was assembled in the measurement of p x l x t : 185cm x 50cm x 77cm. The research was conducted in varied conditions: (a) the fan moved endlessly without any water poured from the pipes, (b) the fan moved endlessly and water poured from the pipes, (c) the fan moved consecutively and periodically (5 minutes on and 5 minutes off) and water was poured from the pipes, (d) the fan moved consecutively and periodically (10 minutes on and 10 minutes off), and (e) the fan moved consecutively and periodically (15 minutes on and 15 minutes off) and water was poured from the pipes.
The water distilling machine was successfully operational. For 60 minutes the fan moved endlessly without water poured from the pipes and the distilled water produced was 947 ml. For 60 minutes the fan moved endlessly with water poured from the pipes and the distilled water produced was 1240 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (5 minutes on and 5 minutes off) and the distilled water produced was 1263 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (10 minutes on and 10 minutes off) and the distilled water produced was 1160 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (15 minutes on and 15 minutes off) and the distilled water produced was 1107 ml.
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas
limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik
dan tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Prodi
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma untuk mendapat Gelar Sarjana S-1
Teknik Mesin
Berkat bimbingan, nasihat, dan do’a yang diberikan oleh berbagai pihak
akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan juga maksimal.
Oleh karena itu dengan ketulusan dan kerendahan hati, penulis mengucapkan
terimakasih sebesar - besarnya kepada:
1. Sudi mungkasi, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing
Skripsi yang telah memberikan petunjuk, pengarahan, dan saran selama
penyusunan Skripsi ini.
3. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Wayan Putra, Wayan Kartini, selaku orang tua di Lampung yang telah memberi
motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.
5. Sukarno selaku wali orang tua di Yogyakarta yang telah memberi motivasi dan
dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Batasan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Dasar Teori ... 5
2.1.1 Air Aki ... 5
2.1.2 Metode Metode Pembuatan Air Aki ... 6
2.1.3 Sistem Kompresi Uap ... 7
xii
2.1.3.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap ... 14
2.1.4 Psychrometric Chart ... 16
2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart ... 19
2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air 24 2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart 25 2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart ... 26
2.2 Tinjauan Pustaka ... 28
BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 31
3.1 Obyek Penelitian ... 31
3.2 Variasi Penelitian ... 32
3.3 Alur Pelaksanaan Penelitian ... 33
3.4 Alat dan Bahan Penelitian ... 33
3.4.1 Alat ... 34
3.4.2 Bahan ... 36
3.4.3 Komponen Pendukung ... 41
3.4.4 Alat Bantu dalam Penelitian ... 43
3.5 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki ... 45
3.5.1 Proses mengisikan Refrigeran ... 49
3.5.2 Skematik Pengambilan Data ... 51
3.5.3 Langkah-langkah Pengambilan Data ... 53
3.5.4 Cara Menganalisis Hasil Data dan Menampilkan Hasil Data ..54
3.5.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 55
BAB IV DATA PENELITIAN, HASIL PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN………56
4.1 Data Hasil Penelitian ... 56
xiii
4.2.1 P-h diagram ... 59
4.2.2 Perhitungan pada P-h diagram ... 62
4.2.3 Analisis Pada Psychrometric Chart ... 66
4.2.3.1 Perhitungan Pada Psychrometric Chart ... 68
4.3 Pembahasan ... 71
4.3.1 Pengaruh Penambahan Pipa Pemancur Air Dan ………..75
Perlakuan Fan Terhadap Kinerja Mesin Siklus Kompresi Uap 4.3.1 Pengaruh Pipa Pemancur Air Dan Kerja Fan Terhadap Penambahan Kadar Uap Air ... 76
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 80
5.2 Kesimpulan... 80
5.2 Saran ... 81
DAFTAR PUSTAKA ... 82
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap ... 8
Gambar 2.2 Proses kompresi uap pada Diagram P-h ... 8
Gambar 2.3 Proses kompresi uap pada Diagram T-s ... 9
Gambar 2.4 Kompresor ... 12
Gambar 2.5 Kondensor ... 12
Gambar 2.6 Evaporator ... 13
Gambar 2.7 Pipa Kapiler ... 13
Gambar 2.8 Psychromtric Chart ... 17
Gambar 2.9 Proses-proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart ... 19
Gambar 2.10 Proses Cooling and Dehumidity ... 20
Gambar 2.11 Proses Heating ... 21
Gambar 2.12 Proses Evaporative Cooling ... 21
Gambar 2.13 Proses Cooling ... 22
Gambar 2.14 Proses Humidifying ... 22
Gambar 2.15Proses Dehumidifying ... 23
Gambar 2.16 Proses Heating and Dehumidifying ... 23
Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying ... 24
Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki ... 25
xv
Gambar 3.1 Skematik mesin penghasil air aki ... 31
Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian. ... 33
Gambar 3.3 Papan Dan Triplek ... 37
Gambar 3.4 Kompresor ... 37
Gambar 3.5 Kondensor ... 38
Gambar 3.6 Evaporator ... 39
Gambar 3.7 Pipa Kapiler ... 39
Gambar 3.8 Filter ... 40
Gambar 3.9 Refrigeran ... 40
Gambar 3.10 Kipas angin outdoor ac dan kipas angin dinding ... 41
Gambar 3.11 Pressure Gauge ... 41
Gambar 3.12 Pipa PVC ... 42
Gambar 3.13 Elbow (Kiri) dan Tee (Kanan) ... 42
Gambar 3.14 Pompa air dalam sistem pencurah air. ... 43
Gambar 3.15 Termokopel dan penampil suhu digital... 44
Gambar 3.16 Hygrometer ... 44
Gambar 3.17 Stopwatch ... 45
Gambar 3.18 Gelas ukur ... 45
Gambar 3.19 Merancang pipa zigzag pencurah air ... 46
Gambar 3.20 Skematik rancangan pipa pencurah air ... 46
Gambar 3.21 Pemasangan komponen pressure gauge ... 47
Gambar 3.22 Pemotongan papan triplek ... 47
xvi
Gambar 3.24 Proses pengecatan ... 48
Gambar 3.25 Proses pengisian refrigeran ... 50
Gambar 3.26 Skematik pengambilan data ... 51
Gambar 4.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 59
Gambar 4.2 Psychrometric Chart dengan variasi kondisi kipas on………...66
selama satu jam menggunakan pancuran air. Gambar 4.3 Perbandingan Win (kJ/kg) 5 variasi ... 72
Gambar 4.4 Perbandingan Qout (kJ/kg) 5 variasi ... 72
Gambar 4.5 Perbandingan Qin (kJ/kg) 5 variasi ... 73
Gambar 4.6 Perbandingan COPaktual 5 variasi ... 73
Gambar 4.7 Perbandingan COPideal 5 variasi ... 74
Gambar 4.8 Perbandingan Efisiensi (%) 5 variasi ... 74
Gambar 4.9 Perbandingan Δw (kgair/kgudara) 5 variasi ... 77
Gambar 4.10 Perbandingan rata-rata air yang dihasilkan untuk lima variasi ... 78
Lampiran. ... 83
Gambar A.1 Alat yang digunakan dalam penelitian. ... 83
Gambar A.2 Posisi kompresor ... 83
Gambar A.3 Posisi kondensor ... 84
Gambar A.4 Rangkaian pipa pemancur air ... 84
Gambar B.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama………85
xvii
Gambar B.3 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 5
menit selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 87
Gambar B.4 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 10
menit selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 88
Gambar B.5 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off ………..89
selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.
Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam tanpa pancuran air ... 90
Gambar B.7 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air ... 91
Gambar B.8 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off ………….92 selang waktu 5 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.
Gambar B.9 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off…………..93 selang waktu 10 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.
Gambar B.10 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off…………94 selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.
Gambar C. Gambar komposisi air aki………95
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel yang digunakan untuk mengambil data. ... 54
Tabel 4.1 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan tanpa pancuran air ... 57
Tabel 4.2 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan dengan pancuran air ... 57
Tabel 4.3 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 5 menit, dan dengan
pancuran air ... 58
Tabel 4.4 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 10 menit, dan dengan
pancuran air ... 58
Tabel 4.5 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 15 menit, dan dengan
pancuran air ... 59
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem
kompresi uap untuk lima variasi ... 61
Tabel. 4.7 Data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi ... 65
Tabel 4.8 Data Psychrometric Chart pada variasi fanbekerja dan………67
mesin bekerja tanpa pipa pemancur air selama 1 jam.
Tabel 4.9 Data Psychrometric Chart pada variasi fanbekerja dan………67
mesin bekerja menggunakan pipa pemancur air selama 1 jam.
Tabel 4.10 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………67
5 menit dan fan berhenti selama 5 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur.
Tabel 4.11 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………68
10 menit dan fan berhenti selama 10 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur.
Tabel 4.12 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………68
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangAir aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan, baik itu
mobil/motor. Semua memerlukan air aki untuk dapat menghidupkan mesin
motor/mobil (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Aki mampu mengubah
tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Lead-acid battery dikenal sebagai Accu / Aki,
ditemukan pertama kali di dunia di tahun 1800 oleh Alessandro Volta yang
dilahirkan di Como, Italia tahun 1745. Dengan susunan elemen pertama yang di
buatnya, yang disebut sebagai “voltaic pile” maka dengan begitu ditemukan
pembangkit listrik yang praktis untuk pertama kali.
Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah tentang ketersediaan air aki yang
kurang memadai, sedangkan pengguna kendaraan motor dan mobil saat ini semakin
bertambah bahkan tidak menutup kemungkinan akan selalu bertambah dari tahun
ke tahun, dengan demikian kebutuhaan air aki akan selalu meningkat. Jika
persedisaan air aki berkurang maka masyarakat akan kesulitan untuk mendapatkan
air aki tersebut dan kendaraan akan sulit untuk digunakan bahkan bisa merugikan
masyarakat luas, khususnya yang memiliki kendaraan.
Dilihat dari segi teknologi ada beberapa cara pembuatan air aki, yaitu dengan
penyulingan destilasi (mendidihkan air dan kemudian mengembunkannya) dan
dengan cara kimiawi yaitu menambahkan zat kimia di air yang kemudian akan
embunan air yang menguap setelah dididihkan di atas kompor lalu disaring menjadi
air murni. Namun cara tersebut belum bisa diterima oleh masyarakat karena butuh
waktu yang lama untuk hasil air aki yang diinginkan, boros energi, harga bahan
yang dibutuhkan untuk membuatnya masih cukup mahal. Sehingga hanya
masyarakat yang berkecukupan dan memiliki banyak waktu luang yang bisa
membuatnya.
Untuk meningkatkan persediaan air aki (air akuades) bagi pengguna kendaraan
khususnya motor dan mobil, maka diperlukan suatu teknologi tepat guna, berupa
mesin penghasil air aki (air akuades). Berdasarkan uraian di atas, maka penulis
bermaksud untuk merancang dan melakukan penelitian mengenai alat penghasil air
aki dengan mempergunakan mesin yang bekerja dengan sistem kompresi uap dan
mempergunakan pipa pencurah air.
1.2 Rumusan Masalah
Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk menghasilkan air
aki (air akuades). Oleh karenanya diperlukan suatu inovasi baru untuk membuat
mesin yang dapat menghasilkan air aki (air akuades). Penulis tertarik untuk
melakukan inovasi mesin penghasil air aki (air akuades) dengan mempergunakan
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
a. Merancang dan merakit mesin penghasil air aki (air akuades) yang
mempergunakan sistem kompresi uap dengan menambahkan peralatan pipa
pencurah air.
b. Mengetahui karakteristik dari mesin kompresi uap yang dipergunakan didalam
mesin penghasil air aki yang meliputi COP actual, COP ideal, dan efisiensi.
c. Mengetahui banyaknya air perjam yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki,
untuk berbagai macam variasi.
1.4 Batasan Masalah
Batasan-batasan yang diambil pada penelitian ini adalah :
a. Mesin penghasil air aki mempergunakan mesin yang bekerja dengan
mempergunakan siklus kompresi uap dengan komponen utama sebagai berikut :
1. kompresor dengan daya 1 PK, kondisi bekas.
2. kondensor, jenis pipa bersirip, kondisi bekas.
3. pipa kapiler, Ø :0,53 inch.
4. evaporator, jenis pipa bersirip, kondisi bekas.
b. Mesin menggunakan komponen mesin siklus kompresi dari mesin AC 1 PK.
c. Pipa pencurah air tersebut dari pipa PVC dengan diameter ¾ inch.
d. Jarak lubang pencurah air pada pipa 8 mm dengan diameter lubang 2 mm
dengan jumlah lubang air sebanyak 378 lubang.
e. Daya kipas setelah kondensor 40 watt, dan daya setelah evaporator 35 watt.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai
berikut:
a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan melakukan penelitian
tentang mesin penghasil air aki dengan mempergunakan mesin yang bekerja
dengan sistem kompresi uap.
b. Dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang
mesin penghasil air aki (air akuades) dengan mempergunakan energi listrik.
c. Dapat menemukan teknologi tepat guna berupa mesin penghasil air aki.
d. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang mesin penghasil air aki dengan
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori2.1.1 Air Aki
Air aki berasal dari air destilasi (aquadest), air aki adalah air murni tidak
mengandung logam, berbahan dasar air PDAM atau sumur tapi telah melewati
proses pemurnian dengan cara penyulingan atau proses demineralisasi. Proses
penyulingan adalah proses dimana air diuapkan kemudian diembunkan dengan
melalui proses pendinginan. Sedangkan proses demineralisasi dilakukan dengan
menyaring atau mencampur air dengan cairan kimia untuk memisahkan unsur
logamnya. Biasanya air aki yang dijual bebas dipasaran diperoleh dari hasil proses
demineralisasi. Proses penyulingan membutuhkan waktu yang lama. Air aki yang
didapat lewat penyulingan disebut aquadest.
a. Air aki botol merah
Cairan yang berada dibotol merah disebut zuur, biasanya digunakan pada saat
pengisian pertama aki. Unsur kimia yang terkandung adalah H2SO4, air aki botol
merah bukan merupakan aquadest. b. Air aki botol biru
Cairan yang berada dibotol biru berisi air murni atau air yang telah melewati
penyulingan. Air ini memiliki unsur H2O dan berguna untuk menambah air aki.
Tetapi apabila sulit mendapatkan air aki ini maka air mineral dapat digunakan
2.1.2 Metode Metode Pembuatan Air Aki
Seiring dengan bertambahnya jumlah permintaan air aki oleh masyarakat
banyak orang yang membuat sebuah trobosan baru untuk mengembangkan
pengetahuan yang didapat dalam menghasilkan air aki. Dapat dipandang ada
banyak metode-metode penghasil air aki baik secara alami adapun penghasil air aki
(a) menggunakan destilasi (penyulingan), (b) proses demineralisasi.
a. Pembuatan Air Aki Dengan Destilasi
Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau
didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih.
Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini
kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik
didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Proses destilasi didahului dengan
penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap
yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan
destilat. Pada prinsipnya destilasi merupakan cara untuk mendapatkan air bersih
melalui proses penyulingan air kotor. Kelebihan hasil air aki dengan destilasi adalah
kecepatan dehidrasi diketahui, suhu konstan dapat dipertahankan, waktunya cepat,
alatnya sederhana, pengaruh RH lingkungan bisa dikurangi, dan lebih teliti
dibanding metode oven.Adapunkekurangannya adalah adanya droplet air pada sisi
tabung, pelarut mudah terbakar, pelarutnya mungkin beracun, beberapa komponen
alkohol, gliserol mungkin ikut terdestilasi, dan seringkali terjadi kesalahan dalam
b. Pembuatan Air Aki Dengan Demineralisasi
Proses demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan
mineral dalam air melalui proses pertukaran ion (ion exchange process) dengan menggunakan media resin/softener anion dan kation. Proses ini mampu
menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi (ultrapure water) dengan jumlah kandungan kandungan ionik dan an-ionik nya mendekati angka nol
sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi. Kekurangan dan
kelebihan proses demineralisasi adalah sebagai berikut:
1. Investasi awal yang dibutuhkan untuk proses ini lebih murah jika dibandingkan
dengan aplikasi water treatment system lainnya seperti reverse osmosis. 2. Aplikasi ini tidak membutuhkan terlu banyak tempat untuk instalasinya.
3. Biaya yang ditimbulkan untuk proses regenerasi atau pergantian media resin
jika dikalkulasikan untuk jangka waktu satu tahun cukup besar sehingga
membutuhkan anggaran yang bersifat rutin atau regular.
2.1.3 Sistem Kompresi Uap
Siklus kompresi uap merupakan siklus mesin pendingin yang menggunakan
proses penguapan dalam menyerap panas dan proses pengembunan dalam
melepaskan panas dengan menggunakan media pendingin refrigeran. Refrigeran
yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated
fluorocarbons (CFCs disebut juga freon): R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a, dan Musicool. Peralatan utama meliputi: kompressor, kondensor, katup evaporator,
dan ekspansi/pipa kapiler. Secara skematik rangkaian komponen siklus kompresi
Gambar 2.1 Skematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap
Dalam siklus ini refrigeran bertekanan rendah dikompresi oleh kompresor
sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi. Uap bertekanan tinggi
kemudian diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam
kondensor.
Gambar 2.2 Proses kompresi uap pada Diagram P-h
Win
Qout
Qin
P
re
ssu
re
Enthalpy
2
4
a
Kompresor
Pipa
kapiler
b c
d
Kondensor
Evaporator
Qout
Qin
Win
Gambar 2.3 Proses kompresi uap pada Diagram T-s
Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses
yaitu:
a. Proses Kompresi 1 – 2 merupakan proses kompresi kering
Proses kompresi terjadi pada kompresor, dimana refrigeran dalam bentuk uap
panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran
akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan
lebih tinggi dari temperatur lingkungan (refrigeran mengalami fasa superheated/gas
panas lanjut)
b. Proses (2-2a) penurunan suhu gas panas lanjut
Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas
lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a)
berlangsung pada tekanan yang konstan.
Qin
Qout
Win
Te
m
pe
ratu
re
c. Proses (2a-3a) merupakan proses kondensasi
Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Proses
ini berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara
lingkungan.
d. Proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut
Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari
keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan.
Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar-benar dalam
fase cair.
e. Proses (3-4) Penurunan tekanan
Proses ini terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran
berubah fase dari cair menjadi fase cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini,
temperatur refrigeran juga mengalami penurunan.
f. Proses (4-1a) merupakan proses evaporasi atau penguapan
Pada proses ini refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke
evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan
sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses
berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang
g. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut
Pada proses ini saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian
mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase
refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian
refrigeran sebelum masuk kompresor benar-benar dalam fase gas. Proses
berlangsung pada tekanan konstan.
2.1.3.1 Komponen Komponen utama Mesin Kompresi Uap
Pada umumnya mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap terdapat
beberapa komponen yang paling penting yang membantu proses kerja siklus
kompresi uap adapun komponen-komponennya: (a) kompresor yang berfungsi
untuk menaikan tekanan dengan mensirkulasi refrigeran, (b) kondensor yang
berfungsi untuk melepas panas ke udara luar, (c) pipa kapiler yang berfungsi untuk
menurunkan tekanan, (d) evaporator yang berfungsi untuk menyerap kalor yang
berada diruangan atau benda tertentu (e) filter yang berfungsi untuk menyaring
kotoran yang berda didalam cairan refrigeran. Berikut penjelasan mengenai
komponen-komponen mesin yang bekerja pada siklus kompresi uap:
a. Kompresor
Kompresor pada komponen ini berfungsi menaikan tekanan refrigeran dari
tekanan rendah ke tekanan tinggi. Cara kerja kompresor adalah menghisap
sekaligus memompa refrigeran sehingga terjadi sirkulasi refrigeran yang mengalir
dari pipa-pipa pada mesin kompresi uap. Contoh kompresor adalah reciprocating
Gambar 2.4 Kompresor
b. Kondensor
Kondensor pada siklus kompresi uap merupakan komponen yang berfungsi
untuk mendinginkan gas refrigeran yang bertekanan dan bersuhu tinggi setelah
melalui kompresor. Karena terjadi kondensasi di kondensor maka refrigeran akan
mengalami perubahan wujud dari yang semula gas menjadi cair. Makin besar
jumlah panas yang dilepaskan oleh kondensor maka makin besar pula efek
[image:30.595.111.513.98.647.2]mendinginkan yang diperoleh dari evaporator.
Gambar 2.5 Kondensor
c. Evaporator
Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase refrigeran dari gas
lingkungan sekeliling evaporator. Proses penguapan refrigeran pada evaporator
belangsung pada suhu dan tekanan yang tetap.
Gambar 2.6 Evaporator
d. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi, alat ekspansi ini mempunyai
kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran, menurunkan suhu sampai
minus dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran yang
memasuki pipa kapiler dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari
gesekan dan percepatan refrigeran. Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan
[image:31.595.114.509.159.720.2]berdasarkan kapasitas pendinginan.
2.1.3.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap
Berdasarkan Gambar 2.2 p-h diagram dan Gambar 2.3 T-s diagram dapat
dihitung besarnya Win, Qin, Qout, COPideal, COPaktual, dan Efisiensi.
a. Kerja Kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan
(2.1) :
1 2 h h
Win … (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg
b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat
dihitung dengan Persamaan (2.2) :
3 2 h h
Qout …. (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3) :
4 1 h h
Qin ….(2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi
saat masuk kompresor, kJ/kg
h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi
saat masuk pipa kapiler, kJ/kg
d. COP aktual mesin siklus kompresi uap (COPactual)
COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin kompresi uap adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang
diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin kompresi uap dapat
dihitung dengan Persamaan (2.4) :
2 1
4 1 h h h h W Q COP in in aktual
…. (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
e. COP ideal mesin siklus kompresi (COPideal)
COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin penghasil air
aki, dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :
e c e ideal T T T COP
…. (2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
Te : suhu evaporator, K
Tc : suhu kondensor, K
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ)
Efisiensi siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.6) :
% 100 x COP COP ideal aktual
… (2.6)Pada Persamaan (2.6) :
Ƞ : efisiensi mesin siklus kompresi uap.
COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap.
COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin siklus kompresi uap.
2.1.4 Psychrometric Chart
Psychometric chart merupakan tampilan secara grafikal thermodinamik udara
yang meliputi hubungan antara suhu, kelembaban, enthalpi, kandungan uap air dan
volume spesifik. Dalam Psychometric chart ini dapat langsung diketahui nilai
dari properti -properti bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui. Contoh gambar dari Psychometric chart dapat dilihat pada Gambar
2.8.
[image:35.595.120.506.201.542.2].
Gambar 2.8 Psychromtric Chart
Parameter-parameter udara Psychometric chart meliputi : (a) dry-bulb
temperature (Tdb), (b) wet-bulb temperature (Twb), (c) dew-point temperature (Tdp),
(d) specific humidity (W), (e) relative humidity (%RH), (f) enthalpy (H), (g) volume spesifik (SpV).
a. Dry-bulb Temperature (Tdb)
Tdb adalah suhu udara ruang yang diperoleh dari pengukuran temperatur
dengan kondisi bulb kering. Tdb diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari
ukuran panas sensibel, perubahan Tdb menunjukkan adanya perubahan panas
sensibel.
b. Wet-bulb Temperature (Twb)
Twb adalah suhu udara yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan
thermometer dengan kondisi bulb basah. Twb diplotkan sebagai garis miring ke
bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak dibagian samping kanan chart. Twb ini merupakan ukuran panas (enthalpi), perubahan Twb menunjukan adanya
perubahan panas total.
c. Dew-point Temperature (Tdp)
Tdp adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan pengembunan ketika
didinginkan. Tdp ditandai sebagai titik sepanjang saturasi. Pada saat udara ruang
mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya Tdp sama dengan Twb demikian pula Tdp.
Tdp merupakan ukuran dari panas laten yang diberikan dari system, adanya
perubahan Tdp menunjukan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan
kandungan uap air di udara.
d. Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering).
e. Relative Humidity (%RH)
RH merupakan perbandingan jumlah air yang terkandung dalam udara dan
jumlah air maksimal yang dapat dikandung oleh udara yang ada pada disuatu ruang
atau lokasi tertentu pada suhu yang ditinjau. 100% RH berarti saturasi dan
f. Enthalpi (H)
Entalpi adalah jumlah panas total yang di miliki oleh campuran udara dan uap
air persatuan massa, dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.
g. Volume Spesifik (SpV)
Volume Spesifik (SpV) adalah volume udara campuran dengan satuan meter
kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan meter kubik udara kering
atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai
berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidify), (b) proses pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan menaikkan kelembaban(evaporative cooling), (d) proses pendinginan (cooling), (e)
proses humidify, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify), (h) proses pemanasan dan menaikkan
[image:37.595.111.512.325.686.2]kelembaban (heating and humidify).
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor
sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan
penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola
basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.
Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan, tergantung dari prosesnya.
Gambar 2.10 Proses Cooling and dehumidity
b. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur
bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan
kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami
Gambar 2.11 Proses Heating
c. Proses pendinginan (evaporative cooling)
Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke
udara sehingga suhu udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan
temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif,
terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Sedangkan temperatur
titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan.
Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan.
Gambar 2.12 Proses Evaporative cooling
d. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi
terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart
adalah garis horizontal ke arah kiri.
Gambar 2.13 Proses Cooling
e. Proses Humidifying
Proses Humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa
merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik
embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah
garis vertikal ke arah atas.
f. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada
udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi,suhu
bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric chart
adalah garis vertikal ke arah bawah.
Gambar 2.15 Proses Dehumidifying
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying)
Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban
spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif, terjadi peningkatan suhu
bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah kearah kanan bawah.
h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying) Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini
terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering.
Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.
Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying
2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air
Proses-proses yang terjadi di dalam mesin penghasil air aki disajikan pada
Gambar 2.18. Udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) guna
mendapatkan pengkondisian udara. Proses (heating) berlangsung di dalam kondensor, kemudian udara dikondisikan melalui proses humidifying (penaikkan kadar uap air) dan pendinginan (evaporative cooling) untuk mendapatkan suhu
rendah. Proses berlangsung dengan mempergunakan pipa pencurah air. Selanjutnya
udara akan dihembuskan dengan kipas menuju evaporator untuk mendapatkan
proses penurunan suhu dan proses pengembunan di evaporator (proses pendinginan
dan pengembunan). Air hasil embunan di evaporator, dialirkan ke tempat
Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki
2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart
Proses penghasilan air aki dapat disajikan dalam psychrometric chart. Gambar 2.19 bagian proses pembuatan air aki.
Gambar 2.19 Proses penghasilan air aki dari udara dalam psycometric chart.
Keterangan pada Gambar:
a. Proses 1-2 proses pemanasan (heating) yang dilakukan oleh kondesor.
b. Proses 2-3 proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) yang dilakukan oleh pencurah air.
Dry-Bulb Temperature
1 2
3 4
5 6
WB ΔW WA P emanc ur a ir Ev apor ator
(Proses Heating)
c. Proses 3-4 proses pendinginan udara yang dilakukan oleh evaporator.
d. Proses 4-6 proses pendinginan dan pengembunan udara yang dilakukan oleh
evaporator.
2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart
Dari data-data yang ada di Psychrometric chart dapat dihitung(a)laju aliran massa yang diembunkan, (b) besarnya massa air yang dihasilkan perjamnya
persatuan massa udara, (c) laju aliran massa udara, (d) debit aliran udara.
a. Laju aliran massa air yang diembunkan
Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan
Persamaan (2.7):
t m
mair air
… (2.7)
Pada Persamaan (2.7)
air
m
= Laju aliran massa air, kg/jam
air
m = Jumlah air yang dihasilkan, kg
t
= Selang waktu yang digunakan, jam
b. Pertambahan kandungan uap air persatuan massa udara pada proses
penghasilan air aki dapat dihitung dengan Persamaan (2.8) :
A
B w
w
w
…(2.8)
Pada Persamaan (2.8):
w
= Pertambahan kandungan uap air, kg/kg
A
B
w = Kelembaban spesifik udara setelah masuk evaporator, kg/kg
c. Laju aliran massa udara
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.9):
A B air udara w w m m
… (2.9)
pada Persamaan (2.9):
A
w = Kelembaban spesifik udara masuk evaporator, kg/kg
B
w = Kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator, kg/kg
mudara = Laju aliran massa udara, kg/jam
mair = Laju alian massa air , kg/jam
d. Debit aliran udara
Debit aliran udara dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.10):
udara udara m
…(2.10)
Pada Persamaan (2.10):
debit = Debit aliran udara, kg/jam
udara
m
= Laju aliran massa udara, kg/jam
udara
2.2 Tinjauan Pustaka
Hangga Hiranandani Tanusekar, Alexander Tunggul Sutanhaji (2014)
merancang dan menguji kinerja alat desalinasi sistem penyulingan menggunakan
panas matahari dengan pengaturan tekanan udara. Tujuan penelitian ini adalah
merancang dan membuat alat desalinasi air laut yang dapat digunakan untuk
penjernihan atau pemurnian air dengan memanfaatkan energi matahari dan
melakukan uji kinerja alat yang dirancang. Tujuan dari menurunkan tekanan
adalah menurunkan titik didih zat cair untuk mempercepat laju penguapan.
Pengujian ini menggunakan alat desalinasi yang telah dibuat, alat desalinasi ini
memiliki daya tampung bahan 80 liter dengan dimensi 100 cm x 80 cm x 20 cm.
Selama pengujian, tekanan udara alat desalinasi diatur pada tekanan -5 cmhg, -7,5
cmhg, -10 cmhg. Hasil pengujian alat desalinasi selama 6 hari dengan titik
pengambilan data pada pukul 10.00 WIB, 11.00 WIB, 12.00 WIB dan 13.00 WIB
diperoleh hasil maksimal pada perlakuan volume air laut 40 liter dan suhu air laut
47 ᵒC dengan tekanan -10 cmhg didapatkan laju penguapan 305,76 ml/jam.
Galuh. R. W (2013) pada penelitiannya yang berjudul Penggunaan Refrigeran R22 Dan R134a pada Mesin Pendingin dikatakan refrigeran memiliki sifat
karakteristik yang berbeda yang mempengaruhi efek refrigerasi dan koefeisien
prestasi yang dihasilkan. R22 adalah refrigeran yang memiliki karakteristik yang
baik pada mesin pendingin, sedangkan R134a adalah refrigeran yang lebih ramah
terhadap lingkungan. Kedua refrigerant tersebut banyak digunakan karena dapat
menghasilkan efek refrigerasi dan COP (koefisien prestasi) yang cukup baik. Dan
kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan
sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan dan
karakteristik dari R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja
masing- masing refrigeran. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada
R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah
lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.
Suryadimal dan Marthiana (2013) meneliti performa mesin pendingin
menggunakan refrigeran R22 dan R134a dengan variasi bukaan katup pada fan
kondensor (1/4, 2/4, 3/4, dan 4/4.) dengan mengamati nilai COP yang dihasilkan
dari refrigeran tersebut. Hasil penelitian menunjukkan nilai COP tertinggi untuk
R22 terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai COP 3,66 dan nilai terendah
terdapat pada bukaan katup 3/4 dengan nilai COP 3,53. Nilai COP tertinggi untuk
R134a terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai 3,82 dan nilai terendah terdapat
pada bukaan katup 4/4 dengan nilai COP 3,59. Hasil ini menunjukkan bahwa
penggunaan R22 lebih baik digunakan dengan variasi bukaan katup fan kondensor
1/4 karena menghasilkan nilai COP yang tinggi.
Prasetya dan Putra (2013) meneliti laju pendinginan kondensor pada mesin
pendingin difusi absorpsi R22-DMF dengan cara mendesain ulang generator pada
mesin pendingin difusi absorpsi yang menggunakan refrigeran R22-DMF serta
penambahan fan di kondensor. Variasi laju pendinginan pada kondensor menjadi
pembanding dalam penelitian ini. Hasil yang diperoleh dari pengujian untuk variasi
laju pendinginan dari 0,711 m/s hingga 2,291 m/s yaitu semakin tinggi laju
optimal ialah 143 W, COP tertinggi 0,96, laju alir massa refrigeran terbesar ialah
31
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1Objek PenelitianObjek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin penghasil air aki dengan
sistem kompresi uap mempergunakan pipa pencurah air dengan jarak antar lubang
8 mm yang dibuat dalam 1 (satu) rangka. Panjang mesin 1,85 m, lebar mesin 0,5 m
dan tinggi mesin 0,71 m. Gambar 3.1 menunjukkan skematik dari mesin penghasil
air aki yang digunakan untuk penelitian.
Gambar 3.1 Skematik mesin penghasil air aki.
Keterangan Gambar 3.1 adalah berkut :
a. Kompresor
b. Kondensor
c. Pipa kapiler
Air
c
b
f
a d
h
e e
d. Evaporator
e. Kipas angin
f. Pipa pancuran
g. Pompa air
h. Gelas ukur
3.2 Variasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan kondisi kipas pada evaporator
dan air.
Variasi Keterangan
1 Kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air.
2 Kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air.
3 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.
4 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.
3.3 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mesin penghasil air aki disajikan dalam Gambar
3.2.
Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian. Uji coba
Mulai
Perancangan mesin penghasil air aki
Persiapan bahan dan alat
Proses pembuatan mesin penghasil air aki dan pembuatan pipa pancuran air
Pemvakuman dan pengisian refrigeran R22 Pada mesin dengan siklus kompresi uap
Pengambilan data
Pengolahan, analisis data, pembahasan kesimpulan dan saran
Tidak baik
Selesai Baik
3.4 Alat dan Bahan Penelitian
Dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki diperlukan alat-alat bantu dan
bahan-bahan penelitian.
3.4.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering pakaian
sistem tertutup adalah sebagai berikut:
a. Gergaji Kayu
Gergaji kayu digunakan untuk memotong papan kayu dan memotong triplek
yang digunakan untuk membuat tempat penampung air dan mesin penghasil air aki,
dan memotong pipa pvc untuk pancuran air
b. Bor Listrik
Bor listrik digunakan untuk membuat lubang, pembuatan lubang digunakan
untuk pemasangan baut maupun pemasangan paku
c. Obeng dan Kunci Pas
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan sekrup atau baut.
Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Sedangkan kunci pas dan
ring digunakan untuk mengencangkan baut.
d. Meteran
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses
pembuatan lemari pengering meteran paling banyak digunakan untuk mengukur
e. Pisau cutter
Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda seperti memotong lakban
dan tali rapiah.
f. Lakban
Lakban digunakan untuk mentup dan celah-celah pada tempat penamung air
dan penutup mesin agar udara tidak bisa masuk, dan agar tidak terjadi kebocoran
pada saat proses pelembaban.
g. Tang Kombinasi
Tang kombinasi digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat agar
bagian tertentu pada mesin penghasil air aki.
h. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil dari pemotongan pipa lebih baik dan mempermudah proses pengelasan.
i. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa digunakan untuk mengembangkan ujung pipa tembaga agar antara pipa dapat tersambung dengan baik.
j. Gas Las Hi-Cook
Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan
pipa-pipa tembaga komponen lainnya mesin penghasil air aki.
k. Bahan Las
Bahan las yang digunakan dalam proses penyambugan pipa kapiler yaitu
antara tembaga dan besi, penggunaan borak sebagi tambahan pengelasan bertujuan
agar sambungan lebih merekat.
l. Metil
Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa
kapiler. Dosois pemakaian yaitu sebanyak 1 tutup botol metil.
m. Pompa Vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak dalam
sistem mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini agar tidak
menganggu dan menyumbat refrigerant pada saat mesin penghasil ai dijalankan.
Karna uap air yang berlebih pada sistem pendinginan dapat membeku dan
menyumbat filter ataupun menyumbat pipa kapiler.
3.4.2 Bahan
Bahan atau komponen yang digunakan pada pembuatan mesin penghasil air aki
antaralain, sebagai berikut:
a. Papan dan Multiplek
Papan digunakan untuk membuat bagian lemari untuk menggantung pakaian.
Sedangkan multiplek adalah triplek yang berlapis-lapis digunakan sebagai casing
luar untuk aliran udara yang disirkulasikan ulang setelah melewati lemari
Gambar 3.3 Papan dan Triplek
b. Kawat dan Paku
Kawat digunakan untuk mengikat rangka bagian bawah mesin pengering guna
memperkuat sambugan. Paku berguna untuk menyambung papa maupun triplek
pada saat membuat tempat penampung air dan mesin penghasil aki.
c. Kompresor
Kompresor merupakan unit yang berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran
dari tekanan rendah ke tekanan rendah ketekanan tinggi. Pada penelitian ini peneliti
menggunakan kompresor kondisi bekas dengan jenis rotary QK208PBD dengan
daya 1 HP.
d. Kondensor
Kondensor merupakan komponen yang sistem kerja yaitu merubah fase
refrigeran dari gas menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair
diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor.
Kondensor yang digunakan yaitu jenis pipa U bersirip dengan diameter pipa 1 cm,
panjam 33 cm, lebar 22 cm, tinggi 33 cm, banyaknya sirip 132 lembar, jarak antara
sirip 4 mm, 18 lintasan pipa, bahan pipa terbuat dari tembaga dan bahan dari sirip
terbuat dari almunium.
Gambar 3.5 Kondensor
e. Evaporator
Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase refrigeran dari gas
menjadi cair. Evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah evaporator
sirip, agar pada saat mesin melakukan proses pengerinag udara yang mengandung
air dapat diembunkan. Evaporator yang digunakan yaitu jenis pipa U bersirip
Gambar 3.6 Evaporator
f. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah suatu alat ekspansi, komponen ini berfungsi untuk
menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum
masuk ke evaporator. Pipa kapiler yang digunakan berbahan tembaga dengan
diameter pipa 0,5 inch dan 0,7 inch dengan panjang total pipa 5cm.
Gambar 3.7 Pipa Kapiler
g. Filter
Filter adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring kotoran, agar tidak
terjadi penyumbatan dipipa kapiler, seperti kotoran akibat dari korosi,
serbuk-serbuk sisa pemotongan dan uap air yang berada didalam pipa kapiler. Filter yang
Gambar 3.8 Filter
h. Refrigeran
Refrigeran adalah jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin.
Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar.
Jenis refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah R22.
Gambar 3.9 Refrigeran
i. Kipas
Kipas digunakan untuk mengsirkulasikan udara panas didalam sistem kerja
mesin penghasil air aki dan udara dari hasil pelembaban. Kipas angin yang
digunakan adalah kipas angin outdor AC dan kipas aing indoor merek maspion A4
Gambar 3.10 Kipas Angin Outdoor AC dan Kipas Angin Dinding j. Pressure Gauge
Pressure Gauge digunakan untuk mengukur tekanan kerja refrigeran dalam
sistem pendinginan, pengukuran tekanan kerja diukur sitem kerja evaporator dan
kerja kompresor.
Gambar 3.11 Pressure Gauge
3.4.3 Komponen Pendukung
a. Pipa PVC
Pipa PVC digunakan sebagai saluran untuk menambah kadar uap air yang
dihisap oleh kondensor. Pipa PVC akan dilubangi dengan jarak dan jumlah lubang
Gambar 3.12 Pipa PVC
b. Elbow dan Tee
Elbow dan tee digunakan untuk menyalurkan aliran dalam pipa. Elbow untuk
membelokkan air yang mengalir di dalam pipa dengan sudut 45°, sedangkan tee
untuk mempercabangkan aliran menjadi 2 aliran.
Gambar 3.13 Elbow (kiri) dan Tee (kanan) c. Pompa air
Pompa air digunakan untuk memompa air ke pipa PVC dan menghisap air yang
ada dibak penampung air atau sumber air. Pompa dapat membuat sirkulasi air pada
Gambar 3.14 Pompa air dalam sistem pencurah air.
d. Isolasi TBA
Isolasi TBA digunakan untuk memperkuat dan mempererat sambungan antara
pipa dengan elbow atau tee.
3.4.4 Alat Bantu dalam Penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu untuk melakukan
penelitian berikut alat-alat penelitian yang dipakai:
a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital
Termokopel berfungsi untuk mengetahui perbedaaan suhu yang terjadi pada
saat mesin pengering melakukan kerja. Cara kerjanya adalah dengan meletakan atau
menggantung bagian ujung dari termokopel pada tempat yang ingin diukur
suhunya. Maka, suhu akan terlihat pada layar penampil suhu digital. Sebelum
digunakan termokopel dikalibrasi terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai yang
Gambar 3.15 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
b. Hygrometer
Hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban dan suhu pada saat pengujian berlangsung, hygrometer juga digunakan untuk mengetahui suhu udara kering dan suhu udara basah. Dalam penelitian ini hygrometer yang digunakan
bukan yang digital.
Gambar 3.16 Hygrometer
c. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan pengujian
mesin penghasil air aki, lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
Gambar 3.17 Stopwatch
d. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengetahui hasil air yang didapat dari mesin
[image:63.595.110.510.100.586.2]penghasil air aki pada saat penelitian sedang berlangsung
Gambar 3.18 Gelas ukur
3.5 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki
Langkah-langkah yang dilakukan pada saat pembuatan mesin penghasil air aki
adalah sebagai berikut:
b. Membuat tempat penampung air dan mesin penghasil air aki sesuai dengan
ukuran yang ditentukan.
c. Pemasangan komponen-komponen mesin siklus kompresi uap yang terdiri dari:
kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, dan filter.
d. Merancang pipa berbentuk zigzag untuk aliran air, agar air dapat dipancurkan
melalui lubang pada pipa pada mesin penghasil air aki.
Gambar 3.19 Merancang pipa zigzag pencurah air
Gambar 3.20 Skematik rancangan pipa pencurah air
e. Pemasangan rancangan pipa dengan tempat penampung air dan mesin kompresi
uap dalam satu tempat.
f. Pemasangan kipas pada komponen siklus kompresi uap.
8 mm
90 cm
Ø 2 mm
Ø ¾ inch
32
cm
7
,5
g. Pemasangan pipa kapiler, pipa tembaga dan pengelasan sambungan antara pipa
tembaga.
[image:65.595.111.458.192.574.2]h. Pemasangan pressure gauge
Gambar 3.21 Pemasangan komponen pressure gauge
i. Proses pemotongan papan triplek dengan ukuran tertentu.
Gambar 3.22 Pemotongan papan triplek
j. Proses pemakuan dan pembautan pada ceasing mesin penghasil air aki.
k. Proses pemasangan lakban guna mengurangi kebocoran pada ceasing mesin penghasil air aki.
l. Pemasangan penutup kompresor pada mesin penghasil air aki, guna menghidari
Gambar 3.23 Pemasangan penutup kompresor
m. Pemasangan kelistrikan dan perkabelan mesin siklus kompresi uap.
n. Pemasangan kelistrikan kipas pada komponen mesin siklus kompresi uap.
o. Proses pengecatan casing mesin penghasil air aki.
Gambar 3.24 Proses pengecatan
3.5.1 Proses mengisikan Refrigeran
Sebelum melakukan pengisian refrigeran ada beberapa proses yang perlu
dilakukan antaralain (a) proses pemetilan, (b) proses pemvakuman dan (c) proses
pengisian refrigeran R22 adapun penjelasannya sebagai berikut
[image:66.595.112.487.306.572.2]Proses pemetilan adalah pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang
pada evaporator dengan cara yaitu:
1. Hidupkan kompresor dan buka tutup pentil tersebut.
2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.
3. Kemudian berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler,
kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut.
4. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.
b. Proses pemvakuman
Proses pemvakuman merupakan proses menghilangkan udara, uap air dan
kotoran (korosi), yang terjebak dalam mesin siklus kompresi uap. Berikut
langkah-langkah pemvakuman yang dilakukan:
1. Perisapkan pressure gauge dengan 1 selang (low pressure), yang dipasang pada
pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang (high pressure) yang dipasang pada tabung refrigeran.
2. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran tabung
refrigeran diposisikan tertutup.
3. Hidupkan kompresor, maka secara otomatis yang terjebak dalam siklus akan
keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar
filter.
4. Pastikan udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikannya dengan cara
menyalakan korek api dan ditaruh didepan ujung potongan pipa kapiler.
6. Kemudian untuk mengecek kebocoran sambungan pada pipa dengan air busa
sabun. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan
tersebut masih terjadi kebocoran.
7. Setelah diketahui tidak terdapat kebocoran, langkah selanjutnya adalah dengan
mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.
c. Proses Pengisian Refrigeran R22
Untuk melakukan pengisisan refrigeran pada mesin dengan siklus kompresi
uap, tersapat beberapa langkah, seperti berikut:
1. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low pressure) pada katup pengisisan katup tengah pressure gauge, dan ujung selang satunya disabungkan ke tabung refrigeran R22.
Gambar 3.25 Proses pengisian refrigeran
2. Hidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran secara
perlahan-lahan. Setelah tekanan pada pressure gauge berada pada tekanan yang
diinginkan maka tutup keran pada tabung refrigeran.
3. Setelah selesai melakukan pengisian lepaskan selang pressure gauge dan cek
lubang katub, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk mengetahui
3.5.2 Skematik Pengambilan Data
Gambar 3.26 menunjukan posisi dimana alat-alat ukur penelitian ditempatkan.
Gambar 3.26 Skematik pengambilan data
Keterangan Gambar 3.26 Skematik pengambilan data:
a. T1 (TA)
Hygrometer ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara basah (Twb) dan
temperatureudara kering (Tdb) udara luar.
b. T2 (TB)
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi
setelah kondensor.
c. T3 (TC)
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi
udara sebelum evaporator.
Air
b a
d e
f
c (T2) (T1)
(T3)
(T4)
(T5)
P1
P2
10 cm 114 cm 17 cm 27 cm 16 cm
d. T4 (TEvap)
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi
udara setelah evaporator.
e. T6 (TE)
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi udara
setelah fan evaporator. f. P1 (Pevap)
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja evaporator pada saat mesin penghasil air aki bekerja.
g. P2 (Pcomd)
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja kondensor pada saat
mesin penghasil air aki bekerja.
3.5.3 Langkah-langkah Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengambil data pada saat penelitian
dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Penelitian dilakukan di Lab Perpindahan Kalor.
2. Mengkalibrasi termokopel sebelum digunakan.
3. Meletakan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditetapkan.
4. Mengisi air pada tempat penampungan air pada mesin penghasil air aki.
5. Menyalakan pompa air.
6. Menyalakan mesin penghasil air aki.
7. Menyalakan kipas yang berada pada posisi setelah evaporator.
9. Atur stopwatch dari 0 dan ukur waktu sampai 5 menit. 10.Data yang perlu dicatat setiap 5 menit adalah :
Twb : Suhu udara basah (ᴼC)
Tdb= T1 : Suhu udara kering (ᴼC)
TB = T2 : Temperatur udara setelah melewati kondensor (ᴼC)
TC = T3 : Temperatur udara sebelum melewati evaporator (ᴼC)
TD = T4 : Temperatur udara setelah melewati evaporator (ᴼC)
TE = T5 : Temperatur udara setelah melewati fan evaporator (ᴼC)
Pevap : Tekanan refrigeran pada evaporator (Psia)
Pcond : Tekanan refrigeran pada kondensor (Psia)
11.Hasil dari data yang diperoleh dijumlahkan dengan hasil dari kalibrasi alat bantu
Table 3
