BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Pelaksanaan Penelitian
Dalam pelaksaan penelitian ini dilakukan kegiatan-kegiatan yang meliputi tahapan yaitu:
MULAI
TAHAPAN PERSIAPAN
SURVEY LAPANGAN
PERANCANGAN ALAT ADSORPSI KARBON AKTIF-ALUMINA-METANOL
PENGUJIAN ALAT ADSORPSI KARBON AKTIF-ALUMINA-METANOL
PERANCANGAN KOLEKTOR PERANCANGAN KONDENSOR PERANCANGAN EVAPORATOR
ASSEMBLING MESIN PENDINGIN SIKLUS ADSORPSI
ANALISA DATA
SELESAI
3.2 Tempat dan Waktu
Tempat penelitian adalah laboratorium Teknik Pendingin, gedung Fakultas Teknik USU. Waktu pelaksanaan penelitian 7 bulan.
3.3. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pelat stainless
Pelat stainless digunakan sebagai bahan utama pembuatan kolektor, sirip kondensor, dan evaporator. Ketebalan plat stainless yang digunakan dalam perancangan mesin pendingin tenaga surya adalah 1 mm sebanyak 2 lembar.
Gambar 3.1 Pelat stainless
2. Karbon aktif
Karbon Aktif digunakan sebagai adsorben untuk menyerap metanol pada proses adsorpsi. Karbon aktif dalan penelitian ini dibutuhkan sebanyak 5 kg.
3.Alumina
Alumina dalam penelitian ini berperan sebagai adsorben sama halnya dengan fungsi karbon aktif menyerap metanol pada saat proses adsorpsi. Alumina pada penelitian ini dibutuhkan sebanyak 5 kg.
4.Metanol
kg karbon aktif + 0.5 kg Alumina aktif beserta peletakan 10 buah steel ball berdiameter 22 mm jumlah refrigeran yang diserap adalah 350 mm.
5. Bola Stainless (mimis)
Bola stainless (mimis) digunakan sebagai bahan campuran karbon aktif dan alumina. Kegunaannya adalah sebagai penyerap dan penyimpan panas pada kolektor. Jumlah bola stainless yang digunakan sebanyak 80 buah.
Gambar 3.2 Bola Stainless (mimis)
6. Pipa Stainless
Pipa stainless berukuran 1/2” dengan panjang 4 m dan 1” dengan panjang
1m digunakan sebagai bahan pembuat kondensor dan juga sebagai pipa penyambung antara kolektor, kondensor, dan evaporator.
7. Rockwool
Bahan rockwool digunakan sebagai lapisan isolator pada dinding kolektor surya. Bahan ini berfungsi untuk mencegah kehilangan panas keluar dari solar collector. Jenis Rockwool yang dipakai adalah jenis Wire Mesh yang memiliki konduktivitas 0,043 W/mk. Pada rancang bangun ini ketebalan rockwool yang dirancang pada kolektor adalah 30 mm.
Gambar 3.4 Rockwool
8. Kaca
Bahan ini digunakan sebagai jalur masuknya radiasi matahari dan untuk meningkatkan performance dari solar collector. Kaca yang digunakan memiliki ketebalan 5 mm, konduktivitas termal 0,81 W/m.K, transmisivitas ( ) = 0,85, refleksi (ρ) = 0,09, absorsivitas (α) = 0,06 dan emisivitas ( ) = 0,88
9. Plat besi siku
Plat siku digunakan sebagai bahan pembuat rangka/ konstruksi mesin pendingin tenaga surya. Bahan ini berukuran 5 cm x 5 cm.
Gambar 3.6 Plat besi siku 10. Papan
Papan digunakan untuk membuat kotak isolasi kolektor. Dalam pembuatan kotak isolasi kolektor papan dibutuhkan sepanjang 3 m.
Gambar 3.7 Papan 11. Selang Karet
Selang karet berukuran ¾” sepanjang 1 m digunakan sebagai
penyambung antara kolektor, kondensor, dan evaporator dan juga sebagai jalur sirkulasi refrigeran pada saat proses adsorpsi dan desorpsi berlangsung.
12. Kotak isolasi styrofoam
Kotak isolasi berfungsi untuk mengisolasi ruangan evaporator tempat proses pendinginan air agar tidak dioengaruhi suhu lingkungan. Kotak isolasi terbuat dari bahan styrofoam dengan ketebalan 25 mm.
Gambar 3.9 Kotak isolasi styrofoam 13. Jaring kawat
Jaring kawat berfungsi untuk menahan karbon aktif, alumina, dan mimis agar tidak jatuh ke ruangan kosong yang ada pada kolektor. Jaring kawat dibutuhkan 63 cm x 63 cm.
Gambar 3.10 Jaring kawat 14. Katup (valve)
Gambar 3.11 Katup (valve)
13. Lem araldite
Bahan ini berfungsi untuk menutupi atau mengisolasi sambungan antara katup dengan selang karet agar tidak terjadi kebocoran pada saat proses adsorpsi dan desorpsi berlangsung. Alat perekat ini juga digunakan untuk menutupi dan melapisi bagian yang mengalami kebocoran baik yang terdapat pada kolektor, kondensor, dan evaporator.
Gambar 3.12 Lem Araldite 14. Cat
Gambar 3.13 Cat semprot
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut 1. Pompa vakum
Pompa vakum adalah sebuah alat untuk mengeluarkan molekul- molekul gas dari dalam kolektor, kondensor, dan evaporator untuk mencapai tekanan vakum.
Gambar 3.14 Pompa vakum
Spesifikasi:
Merk : Robinair Model No. : 15601
Motor : ½ HP
Volts : 110-115 V / 220-250 V
2. Agilent
Alat ini dihubungkan dengan termokopel yang dipasang pada titik-titik yang akan diukur temperaturnya. Pencatatan data pengukuran disimpan pada flashdisk yang dihubungkan pada bagian belakang alat ini.
Gambar 3.15 Agilent Spesifikasi alat :
a. Daya 35 Watt
b. Jumlah saluran termokopel 20 buah c. Mempunyai 3 saluran utama
d. Ketelitian termokopel 0.03C
e. Dapat memindai data hingga 250 saluran per detik f. Mempunyai 8 tombol panel dan sistem kontrol
g.Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel, Resistance TemperatureDetector (RTD), dan termistor, serta arus listrik AC
3. Station data log Hobo Micro Station
Alat ini dihubungkan ke data logger untuk kemudian dihubungkan ke komputer untuk diolah datanya.
Spesifikasi alat :
dengan baterai lithium
b. Input Processor: 3 buah sensor pintar multi channel monitoring c. Ukuran: 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
d. Berat: 0,36 Kg
e. Memori: 512 Kb Penyimpanan data nonvolatile flash
f. Interval Pengukuran: 1 detik - 18 jam (tergantung pengguna) g. Akurasi Waktu: 0 deti - 2 detik
Gambar 3.16 Hobo Microstation data logger
Terdapat beberapa alat ukur pada Hobo Micro station data logger yaitu : a. Pyranometer
Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi matahari pada suatu lokasi. Satuan alat ukur ini adalah W/m2.
Tabel 3.1 Spesifikasi Pyranometer
Parameter pengukuran Intensitas radiasi dengan interval 1 detik
Rentang Pengukuran 0 sampai 1280 W/m2
Temperatur kerja Temperature: -40° C to 75 °C (-40° F to 167 °F)
Akurasi ± 10,0 W/m
2
Resolusi 1,5 W/m2
Penyimpangan < ± 2% per Year
Panjang kabel 3 Meters (9,8 ft)
Berat 120 grams (4,0 oz)
Dimensi 41 mm Height x 32 mm Diameter (1 5/8" x 1 1/4")
b. Wind Velocity Sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Satuan alat ukur ini adalah m/s. Berikut adalah spesifikasi wind velocity sensor.
Tabel 3.2 Spesifikasi Wind Velocity Sensor Parameter pengukuran Kecepatan angin rata-rata
Kecepatan angin tertinggi Data Channels 2 Channel, 1 Port
Rentang pengukuran 0 to 45 m/s (0 to 100 mph)
Operasi kerja Temperatur: -40oC to 75oC (-40 oF to 167 oF) Akurasi ±1.1 m/s (2.4 mph) atau 4%
Resolusi 0,38 m/s (0,85 mph) Ambang batas awal 1 m/s (2,2 mph) Kecepatan angin maksimum 54 m/s (120 mph) Radius pengukuran 3 Meter
Housing 3 buah Anemometer dengan bantalan Teflon Bearings dan poros Hardened Beryllium Panjang kabel 3,0 Meters (10 ft)
Dimensi 190 cm x 51 cm (7,5" x 3,2")
c. Ambient Measurement apparatus
Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur lingkungan sekitar. Satuan alat ukur ini adalah °C. Dengan spesifikasi:
Tabel 3.3 Spesifikasi Measurement Apparatus Rentang pengukuran -40 °C to 125 °C (-40 °F to 257 °F)
Akurasi ±0,22 °C at 25 °C (±0.4 °F at 77 °F) see Diagram Resolusi 0,02 °C @ 25 °C (0,04 °F @ 77 °F)
Penyimpangan 0,05 °C/yr + 0,1 °C/1000 hrs above 100 °C Waktu Respon Water: 3,5 minutes to 90%
Air: 10 minutes to 90% ( Moving at 1 m/sec) Akurasi Waktu ±2 Minutes per Month at 25 °C (77 °F) Sampling Rate 1 Second to 18 Hours
Kapasitas penyimpanan data
43,000 12-bit Samples/Readings
Konstruksi housing 316L Stainless Steel with O-ring seal Tekanan/kedalaman kerja 2200 psi (1500 m/4900 ft) maximum Lingkungan kerja Air, Water, Steam (0 to 100% RH)
Berat 72 g (2,5 oz)
Dimensi 10,1 cm long x 1,75 cm diameter
d. T and RH Smart Sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban. Besarnya nilai yang diukur oleh alat ini dalam persen (%).
Tabel 3.4 Spesifikasi T dan RH Smart Sensor
Channel 1 Channel kelembapan
Rentang pengukuran -40 °C - 100 °C (-40 °F - 212 °F)
Resolusi < ±0,03 °C dari 0 °C - 50 °C (< ±0,054°F dari 32°F - 122°F) Penyimpangan < ±0,1 °C (0,18 °F)/tahun
Waktu Respon kurang 2,5 Menit sampai RH 90% dalam 1 m/det gerakan udara
Housing Stainless Steel Sensor Tip Pilihan operasi pengukuran Tersedia
Kondisi Lingkungan Kabel dan Sensor Tahan air selama 1 tahun dengan Temperatur sampai 50 °C
Berat w/ 17 Meter Cable: 880 grams (12,0 oz) Dimensi 7 mm x 38 mm (0,28" x 1,50") - (Sensor saja)
4. Manometer vakum
Manometer vakum digunakan untuk mengukur tekanan di dalam alat penguji kapasitas adsorpsi. Alat ini juga dapat dipakai untuk melihat/mengecek adsorber, kondensor, dan evaporator mengalami kebocoran atau tidak.
Gambar 3.17 Manometer
Spesifikasi
5. Thermometer raksa
Thermometer dalam pengujian ini digunakan untuk mengukur suhu air yang akan didinginkan/dibekukan.
Gambar 3.18 Thermometer Raksa
Spesifikasi :
Max. Temperatur : 110C Min. Temperatur : -10C
6. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengetahui jumlah refrigeran metanol yang akan dimasukkan ke dalam evaporator. Gelas ukur yang digunakan berukuran 1 liter.
3.4 Perancangan Alat Penelitian
Dalam penelitian mesin pendingin tenaga surya, sebelumnya untuk menentukan jenis refrigeran dan adsorber yang akan digunakan, kami membuat alat pengujian adsorpsi agar kami dapat mengetahui jenis adsorben apa yang paling baik untuk digunakan dalam mesin pendingin tenaga surya.
Gambar 3.20 Alat pengujian adsorpsi
1
2
3
4
5
Keterangan gambar : 1. Double Spot Light 2. Kolektor diisolasi papan 3. Manometer vakum 4. Thermocouple 5. Selang karet 6. Katup (valve) 7. Gelas ukur
Agar suhu gelas ukur tidak bercampur dengan suhu lingkungan, maka gelas ukur diisolasi dengan kotak styrofoam dengan peletakan 5 kg es di dalamnya agar suhu ruangan di dalam kotak styrofoam tetap stabil.
3.5 Dimensi utama alat pengujian adsorpsi
Adapun dimensi-dimensi alat penguji kapasitas adsorpsi dapat digambarkan sebagai berikut ini.
Gambar 3.22 Dimensi alat pengujian adsorpsi
3.5.1 Kolektor
Gambar 3.23 Dimensi kolektor (adsorber)
3.5.2 Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume refrigeran yang dapat diserap oleh adsorben karbon aktif pada saat adsorpsi dan volume refrigeran yang kembali pada saat desorpsi. Adapun dimensi gelas ukur sebagai berikut ini. Gelas ukur terbuat dari bahan plat stainless steel dengan keteblan plat 1 mm.
3.6 Prosedur dan hasil pengujian adsorpsi
Prosedur pengujian dapat diuraikan sebagai berikut ini.
1. Proses assembling/penyambungan alat penguji kapasitas adsorpsi. Komponen adsorber dengan gelas ukur dirangkai/dihubungkan dengan baik. Pada persambungan pipa dilem dengan baik dan kuat untuk menghindari kebocoran.
2. Kemudian dipasang termokopel agilent, pada adsorber (4 titik) dan pada gelas ukur (3 titik). Agilent dinyalakan sehingga data-data temperatur pada setiap titik termokopel tersimpan otomatis.
4. Pada pukul 17.00 WIB dilakukan pemvakuman dengan mengunakan pompa vakum untuk mengeluarkan gas/udara dan air/uap air yang terdapat pada adsorben. Setelah kondisi vakum, kemudian semua katup ditutup.
5. Pada gelas ukur diisi refrigeran. Refrigeran yang digunakan adalah metanol. Kemudian lampu alat penguji kapasitas adsorpsi dimatikan. Data temperatur adsorber dan gelas ukur akan otomatis tersimpan pada agilent dalam bentuk excel.
6. Kemudian gelas ukur dimasukkan ke dalam kotak styrofoam dan pada styrofoam diisikan es sebanyak 5 kg. Hal ini bertujuan untuk melihat berapa refrigeran yang dapat diserap oleh adsorben dengan kondisi bagian luarnya sudah menjadi es. Karena gelas ukur nantinya akan digantikan fungsinya oleh evaporator pada mesin pendingin siklus adsorpsi tenaga surya.
7. Katup antara adsorber dan gelas ukur dibuka untuk memulai proses adsorpsi (pukul 17.00 WIB sampai keesokan harinya pukul 09.00 WIB). Temperatur adsorber akan turun seiring dengan turunnya temperatur lingkungan. Pada malam hari dengan turunya temperatur adsorber, maka adsorben akan menyerap refrigeran sehingga refrigeran akan menguap dan naik ke adsorben. Tekanan adsorpsi dicatat setiap jamnya.
Berikut adalah data hasil pengujian adsorpsi hari pertama dengan adsorben karbon aktif dan alumina tanpa menggunakan campuran mimis.
Tabel 3.5 Data hasil pengujian I pada kolektor
Tanggal Waktu Tekanan
(CmHg)
Temperatur (C )
20 Februari 2014 17.00 -40 125.28
20 Februari 2014 18.00 -42 35.49
20 Februari 2014 19.00 -42 30.72
20 Februari 2014 20.00 -43 29.32
20 Februari 2014 21.00 -43 28.70
20 Februari 2014 22.00 -44 28.49
20 Februari 2014 23.00 -45 28.30
21 Februari 2014 00.00 -46 28.11
21 Februari 2014 01.00 -52 27.87
21 Februari 2014 02.00 -53 27.71
21 Februari 2014 03.00 -54 27.57
21 Februari 2014 04.00 -55 27.40
21 Februari 2014 05.00 -56 27.45
21 Februari 2014 06.00 -56 27.25
21 Februari 2014 07.00 -57 27.10
21 Februari 2014 08.00 -57 26.71
Tabel 3.6 Data hasil pengujian I pada gelas ukur
Berdasarkan hasil pengujian hari pertama, hasil penyerapan metanol dengan adsorber menggunakan campuran Karbon Aktif 500 gram dan Alumina 500 gram jumlah metanol yang diserap selama proses adsorpsi adalah 250 ml.
Berikut adalah data hasil pengujian adsorpsi hari pertama dengan adsorben karbon aktif dan alumina menggunakan campuran mimis.
Tabel 3.7 Data hasil pengujian II pada kolektor
Tabel 3.8 Data hasil pengujian II pada gelas ukur
Berdasarkan hasil pengujian, hasil penyerapan Metanol dengan Adsorber menggunakan campuran Karbon Aktif 500 gram, Alumina 500 gram dan peletakan 10 buah mimis berdiameter 22 jumlah metanol yang diserap selama proses adsorpsi berlangsung adalah 350 ml.
desorpsi berlangsung sehingga karbon aktif dan alumina mendapatkan panas maksimal.
3.7 Perancangan mesin pendingin tenaga surya
Gambar 3.25 Proses adsorpsi mesin pendingin tenaga surya
3.8 Dimensi utama alat penelitian 3.8.1 Kolektor
3.8.1.1 kolektor
Gambar 3.26 Dimensi kolektor mesin pendingin tenaga surya
Gambar 3.27 Ruang bagian dalam kolektor
Keterangan gambar : Tebal pelat : 1 mm Tebal fin : 1 mm Jarak antar fin : 50 mm Tinggi fin ` : 50 mm Jumlah fin : 12 buah Tinggi adsorber : 80 mm
3.8.1.2 Kotak isolasi kolektor
Kotak isolasi adalah tempat generator/kolektor yang diisolasi dengan baik sehingga panas yang diserap kolektor tidak terbuang ke luar.
Gambar 3.28 Posisi kolektor pada kotak isolasi
Keterangan Gambar : 1. Kaca penutup kolektor 2. Kotak isolasi kayu
3. Permukaan pelat kolektor 4. Alas pelat kolektor 5. Manometer
6. Katup (Valve)
Bahan kotak isolasi : kayu
Ukuran kotak isolasi : 600 mm x 600 mm x 210 mm Tebal kotak isolasi : 15 mm
2 1
2
3
2
4
5
3.8.1.3 Kaca penutup
Kaca penutup berfungsi untuk menangkap sekaligus mengurangi kerugian panas yang mengalir ke luar.
Gambar 3.30 Model kaca penutup kolektor
Gambar 3.31 Model kaca kolektor dua lapis Jarak antar kaca : 30 mm
Tebal kaca : 3 mm
Ukuran kaca : 570 x 570 mm Jumlah kaca : 2 lapis
3.8.2 kondensor
Kondensor terdiri dari 17 buah sirip yang terbuat dari bahan stainless steel dengan ukuran sirip 400 mm x 100 mm dan tebal plat 1 mm. Udara disirkulasikan ke sirip kondensor sehingga uap refrigeran yang berada di dalam pipa akan memindahkan panas ke udara pendingin melalui permukaan sirip tersebut.
Gambar 3.32 Model kondensor 3.8.3 Evaporator
Gambar 3.34 Ukuran evaporator 3.8.3.1 Kotak insulasi
Kotak insulasi adalah ruang sekaligus tempat evaporator dan wadah air yang akan didinginkan. Kotak insulasi terbuat dari bahan plat stainless dengan ketebalan 1 mm. Ruang bagian dalam kotak insulasi diisolasi dengan karet agar ruangan di dalam kotak insulasi tidak berhubungan dengan udara luar dan bagian luar kotak insulasi dilapisi lagi dengan styrofoaam agar suhu udara luar atau udara lingkungan tidak bersinggungan dengan suhu kamar ruang pendingin.
3.8.3.2 Wadah penampung air
Dalam penelitian ini media yang didinginkan adalah air. Air ditampung di dalam sebuah wadah dan diletakkan di dalam kotak insulasi. Ukuran wadah disesuaikan dengan ukuran evaporator dan kapasitas air yang akan didinginkan. Wadah ini terbuat dari bahan aluminium.
Gambar 3.36 Wadah penampung air
3.9 Langkah pembuatan mesin pendingin tenaga surya 3.9.1 Kolektor (adsorber)
sambungan lebih kuat dan menghindari tingkat kebocoran sehingga las argon memenuhi kriteria dalam proses pengelasan ini.
2. Setelah adsorber dibentuk, maka adsorber diisi dengan adsorben. Jumlah adsorben yang dimasukkan adalah 4 kg karbon aktif dan 4 kg alumina beseta peletakan 80 buah mimis. Adsorben karbon aktif dan alumina dicampur secara merata agar proses penyerapan metanol pada proses adsorpsi nantinya berjalan dengan merata disetiap bagian kolektor.
Gambar 3.37 Pengisian adsorben dan mimis
3. Setelah proses pengisian adsorben selesai, maka adsorben dilapisi dengan jaring kawat. Tujuannya adalah agar adsorben tidak jatuh ke bawah pada saat adsorber dibalikkan dan pada proses pemvakuman dilakukan adsorben tidak ada yang terhisap oleh pompa vakum, sehingga adsorben tidak ada yang terbuang.
4. Setelah jaring kawat terpasang dengan baik, maka adsorber pun ditutup dengan penutup adsorben. Adsorber dilengkapi juga dengan dua buah pipa yang masing-masing pipa dilengkapi dengan valve atau katup dan salah satu pipa dilengkapi dengan manometer untuk mengukur tekanan pada adsorber.
Gambar 3.39 Penyambungan kolektor
5. Setelah semua bagian dari adsorber dilas dan dilakukan pengecekan adsorber menggunakan pompa. Pengecekan dilakukan untuk mengetahui apakah adsorber mengalami kebocoran atau tidak, maka langkah selanjutnya adalah proses pengecatan adsorber. Warna yang dipilih adalah warna hitam kabut (dop).
3.9.2 Kondensor
2. Kemudian setelah itu bagian sirip dilaskan ke pipa pipa kondensor. Jarak antar sirip adalah 2 cm. Sirip kondensor dilaskan ke pipa pipa kondensor agar perpindahan panas antara pipa dan sirip kondensor terjadi merata.
Gambar 3.41 Pengelasan sirip kondensor
3. Setelah proses pengelasan selesai dilakukan, maka proses finishing dilakukan dengan mengecek apakah kondensor mengalami kebocoran atau tidak. Untuk mencegah terjadinya kebocoran, bagian bagian yang rentan mengalami kebocoran misalnya sambungan antara pipa pipa kondensor di lem dengan lem araldite.
Gambar 3.42 Pengeleman kondensor 3.9.3 Evaporator
2. Setelah evaporator selesai dibentuk, langkah selanjutnya adalah proses pengelasan pipa pada evaporator.
Gambar 3.43 Pengelasan pipa kondensor
3. Setelah itu proses finishing, Pengecekan seluruh bagian dari evaporator serta dilanjutkan dengan pemasangan kaca agar nantinya kita dapat mengetahui jumlah metanol yang diserap pada proses adsorpsi dan berapa jumlah methanol yang kembali pada proses desorpsi berlangsung.
3.10 Pelaksanaan penelitian 3.10.1 Persiapan penelitian
1. Proses assembling/ penyambungan komponen mesin pendingin tenaga surya. Komponen dari mesin kolektor, kondensor, dan evaporator dihubungkan/ dirangkai. Bagian yang mengalami sambungan yaitu antar pipa dan selang karet di lem dengan baik agar tidak rerjadi kebocoran. 2. Kemudian apabila komponen mesin pendingin di rangkai/ dihubungkan.
Maka, pemasangan thermokopel dilakukan. Sebelum pemasangan sebaiknya kabel thermokopel dicek di setiap titiknya apakah terjadi eror atau tidak. Apabila kabel sudah dalam keadaan baik, maka pemasangan pun dilakukan di setiap titik yang telah ditentukan.
4. Setelah proses desorpsi berakhir, maka pemvakuman dilakukan. Tujuannya adalah untuk mengeluarkan partikel-partikel kotoran dari adsorben baik itu gas dan air. Proses pemvakuman dilakukan ± 20 menit.
5. Kemudian metanol diisi pada evaporator dan katup evaporator ditutup setelah itu, kemudian semua sambungan dihubungkan. Kemudian dilakukan pemvakuman kembali dari katup pembuangan untuk mengosongkan udara yang ada pada pipa-pipa setelah itu katup evaporator dibuka secara pelan. Setelah metanol kelihatan mendidih, pemvakuman dihentikan dan katup buang pun ditutup.
6. Proses adsorpsi terjadi pada malam hari , temperatur pada proses adsorpsi turun seiring dengan turunnya temperatur lingkungan. Pada malam hari dengan turunnya temperatur adsorpsi, maka karbon aktif dan alumina akan menyerap metanol sehingga metanol akan menguap pada evaporator dan naik ke adsorben. Dengan penguapan metanol ini maka temperatur evaporator pun akan turun yang mengakibatkan temperatur air yang ada di sekitarnya juga akan turun. Pengukuran tekanan dilakukan setiap satu jam sekali.
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengujian
Adapun data temperatur adsorber yang diperoleh dari hasil pengujian dilampirkan pada lampiran A :
Berikut adalah data data dari hasil pengujian yang telah dilakukan.
4.1.1 Hari pertama
Tabel 4.1 Tekanan dan temperatur pada proses desorpsi hari pertama
Waktu
Tabel 4.2 Tekanan dan temperatur pada proses adsorpsi hari pertama
22:04:00:039 -0.82 25.18 26.13 -0.82 22.60
23:04:00:071 -0.83 25.27 25.99 -0.83 18.96
00:04:00:039 -0.83 25.31 25.55 -0.83 13.78
01:04:00:085 -0.83 25.93 25.31 -0.83 11.44
02:04:00:088 -0.83 26.13 25.38 -0.83 11.16
03:04:00:065 -0.83 25.65 25.26 -0.83 9.45
04:04:00:049 -0.83 25.29 25.11 -0.83 8.31
05:04:00:039 -0.85 25.13 24.95 -0.85 7.84
06:04:00:073 -0.85 25.03 25.76 -0.85 7.73
07:04:00:087 -0.85 26.55 28.23 -0.85 7.71
08:04:00:087 -0.85 30.64 31.83 -0.85 7.64
4.1.2 Hari kedua
Tabel 4.3 Tekanan dan temperatur pada proses desorpsi hari kedua
Waktu
14:13:22:366 -0.59 98.20 36.59 -0.59 29.08
15:13:22:345 -0.59 93.98 36.53 -0.59 29.14
16:13:22:344 -0.61 79.32 35.34 -0.61 28.33
Tabel 4.4 Tekanan dan temperatur pada proses adsorpsi hari kedua
00:13:22:344 -0.83 30.23 27.34 -0.83 9.19
01:13:22:364 -0.85 29.03 26.29 -0.85 8.74
02:13:22:380 -0.85 28.37 25.42 -0.85 7.14
03:13:22:356 -0.85 27.64 25.42 -0.85 5.58
04:13:22:372 -0.86 27.07 24.31 -0.86 5.07
05:13:22:378 -0.86 26.61 23.18 -0.86 4.58
06:13:22:372 -0.87 27.23 23.92 -0.87 4.35
07:13:22:378 -0.87 32.45 24.37 -0.87 4.34
08:13:22:378 -0.87 37.42 26.85 -0.87 4.34
4.1.3 Hari ketiga
Tabel 4.5 Tekanan dan temperatur pada proses desorpsi hari ketiga
Waktu
09:43:37:120 -0.65 68.46 33.62 -0.65 27.68 10:43:37:139 -0.63 82.17 34.98 -0.63 27.73
11:43:37:120 -0.63 87.00 35.45 -0.63 27.89
14:43:37:167 -0.62 96.52 37.15 -0.62 28.28
15:43:37:151 -0.62 95.71 38.60 -0.62 28.33
16:43:37:128 -0.70 88.01 34.54 -0.70 24.11
Tabel 4.6 Tekanan dan temperatur pada proses adsorpsi hari ketiga
Waktu
23:42:19:771 -0.83 26.11 26.48 -0.83 9.31
00:42:19:817 -0.83 25.27 26.23 -0.83 9.13
01:42:19:773 -0.83 25.00 25.84 -0.83 8.17
02:42:19:778 -0.85 24.30 25.36 -0.85 8.07
03:42:19:772 -0.85 23.16 24.74 -0.85 7.24
04:42:19:792 -0.85 23.04 24.73 -0.85 5.96
05:42:19:767 -0.85 23.17 23.73 -0.85 5.51
4.2 Pengolahan data
Pada penelitian mesin pendingin siklus adsorpsi kolektor dipanaskan dengan radiasi matahari. Kolektor, kondensor, dan evaporator terbuat dari bahan stainless steel dengan ketebalan pelat 1 mm.
Dalam penelitian yang telah dilaksanakan sebelumnya, peneliti menyimpulkan bahwa :
1. Untuk kolektor dengan luas 1 m2 jumlah adsorben yang digunakan adalah 20 Kg – 26 Kg.
2. Untuk 1 Kg adsorben karbon aktif dan alumina, jumlah bola stainless yang digunakan sebanyak 10 buah.
Jumlah adsorben yang digunakan adalah 26 Kg : 4 = 6.5 Kg
Pada mesin pendingin siklus adsorpsi peneliti menggunakan adsorben sebanyak 8 Kg.
2. Jumlah bola stainless yang digunakan adalah 8 x 10 = 80 bola stainless
3. Jumlah refrigeran
Keterangan gambar : Tc = Temperatur kaca
Tp1 = Temperatur rata rata permukaan pelat Tp2 = Temperatur rata rata alas pelat yaitu antara permukaan pelat penyerap dengan bagian alas pelat penyerap.
3. Laju perpindahan panas konveksi ditunjukkan pada titik no.3 yaitu antara temperatur rata rata permukaan kolektor dengan temperatur rata rata lingkungan.
4. Laju perpindahan radiasi ditunjukkan pada titik no.3 yaitu antara temperatur rata rata permukaan kolektor dengan temperatur langit.
Temperatur rata rata kolektor (Tp) pada hari pertama yaitu Tp = (T7 + T8 +T9 +T10):4
= (69,75 ºC +75,33 ºC+ 82,63 ºC+75,24 ºC): 4 = 75,74 ºC = 75,74 ºC +273= 348,74 K
Dimana Tmax = 91,86 ºC Tmin = 57,27 ºC
Temperatur rata rata kaca kolektor (Tc) hari pertama yaitu Tc = T6 = 61,25 ºC +273 = 334,25 K
Temperatur rata rata kolektor (Tp) pada hari kedua yaitu Tp = (T7 + T8 +T9 +T10):4
= (67ºC +74,44 ºC+ 83,72 ºC+72,19 ºC): 4 = 74,73ºC = 74,33 ºC +273= 347,33 K
Dimana Tmax = 103,50 ºC Tmin = 56,04 ºC
Temperatur rata rata kaca kolektor (Tc) hari kadua yaitu Tc = T6 = 60,54 ºC +273 = 333,54 K
Temperatur rata rata kolektor (Tp) pada hari ketiga yaitu Tp = (T7 + T8 +T9 +T10):4
= (69,55 ºC +76,55 ºC+ 79,10 ºC+78,38 ºC): 4 = 75,89ºC = 75,89 ºC +273= 348,89 K
Dimana Tmax = 98,46 ºC Tmin = 40,86 ºC
4.2.1 Pengujian hari pertama 4.2.1.1 Kolektor (Adsorber)
Dalam penelitian mesin pendingin tenaga surya
Laju perpindahan panas antara kaca kolektor dan pelat penyerap dapat
Dimana : Tp = Temperatur rata-rata pelat kolektor Tc = Temperatur rata- rata pelat penutup kaca
p = Emisivitas pelat kolektor
c = Emisivitas pelat kacaKoefesien kerugian puncak pada kolektor dengan kemiringan 30
= 5,7 + 3,8 x 5,71 W/m2.K = 27,39
Maka, koefesien kerugian puncak adalah 2,84
Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :
A = Luas penampang kolektor + Luas penampang mimis = 0,25 m2 + (3,799 x 10-4)
= 0,25038 m2
Tebal pelat ( ) adalah 1 x 10-3 m
Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran E).
Laju perpind8ahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :
q = hA (Tp - Ta) (W)
= 10
= 106,91
Laju perpindahan kalor secara radiasi pada adsorber dapat ditentukan dengan
q
=A (T
pSehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah :
218.704,9 W/m2
Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah = 218.704,9 W/m2
Effisiensi kolektor adalah
4.2.1.2 Kondensor
Persamaan-persamaan yang berlaku pada perpindahan panas ini adalah sebagai berikut:
Tebal lapisan batas
dimana : Pr adalah bilangan Prandtl untuk udara yaitu 0,72. GrL adalah bilangan Grasholf yang dihitung engan persamaan :
Dari tebal lapisan batas ini nanti ditentukan apakah pola aliran masih dalam kondisi boundary layer atau telah berkembang penuh. Jika aliran masih berkembang, 2 lebih kecil dari jarak kedua plat.
Laju perpindahan panas pada permukaan plat dihitung dengan persamaan:
A 549
Menghitung Bilangan Grasholf dengan cara :
= 1.494808 x 106
Menghitung tebal lapisan batas
= 0,0150852cm
= 2 x 0,0150852 = 0,0301 jarak kedua plat. Maka aliran yang terjadi masih
berkembang
Menghitung perpindahan panas pada satu permukaan plat vertikal, dengan menggunakan persamaan :
A 549
= 4,59 W/m
= 62,526 W
Menghitung laju aliran metanol pada kondensor. W/m2
Maka, laju aliran methanol pada kondensor adalah 0,000483
4.2.1.3 Evaporator
Untuk menghitung kalor yang diserap oleh pelat evaporator, digunakan persamaan panas sensibel.
Kapasitas kalor spesifik sensibel plat evaporator 480
massa plat evaporator 2,39 kg kalor sensibel plat evaporator
Perubahan suhu (k)
Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
Sehingga untuk pengujian diperoleh besar perubahan temperatur sebagai berikut:
hari pertama pengujian = (29,03 C – 9,53 C ) + 273 = 292,5 K Sehingga kalor sensibel plat evaporator
Untuk menghitung kalor yang dibutuhkan metanol dalam proses penguapan pada saat proses adsorpsi digunakan persamaan kalor laten.
pada pengujian hari pertama adalah 1,33 kg.
Sehingga dapat dihitung kalor laten penguapan metanol dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.
= 1100 kJ/kg x 1,33 kg = 1471.69kJ
Analisa kalor pada air
Pada penelitian ini, media yang didinginkan adalah air, dalam hal ini kalor yang dihitung adalah panas sensibel dari air, dengan menggunakan persamaan :
Dimana
kalor sensibel air (j)
Massa air 1,992 kg
= kapasitas kalor spesifik sensibel air
Perubahan suhu (k)
Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
hari pertama pengujian = 20,26 C +273 = 293,26 K
Panas sensibel air untuk pengujian pertama yaitu :
1,992 kg x 4,179 x 293,26 K = 2.441,26 kJ
Kesetimbangan energi
Proses terjadinya pendinginan pada sistem ini dipengaruhi oleh kalor yang diperlukan metanol untuk menguap, dimana panas yang diserap metanol harus lebih besar dengan kalor yang dikeluarkan oleh plat evaporator dan air.
Penyerapan panas oleh metanol
– Volume = 1,7 liter ( 1,7 x 10-3)
– Massa jenis (30) = 787 kg/m3
– Massa metanol = 787 kg/m3 x 1 x 10-3 m3 = 0, 787 kg
– Panas laten penguapan = 1100 kJ/kg
– Total panas yang diserap metanol selama menguap : = 0,787 kg x 1100 kJ/kg = 865,7,61 Kj
Penggunaan panas penyerapan
– Volume = 2 liter ( 2 x 10-3 m3)
– Massa air = 1 x 10-3 m3 x 1992 kg= 1,992 kg/m3
Menurunkan suhu evaporator dari 29,03C menjadi 9,53 C Hari pertama pengujian
= 2,39 kgx 0,48
x 292,55 K = 335,61 J
4.2.2 Pengujian hari kedua 4.2.2.1 Kolektor (Adsorber)
Laju perpindahan panas antara kaca kolektor dan pelat penyerap dapat dihitung dengan :
Koefesien kerugian puncak pada kolektor dengan kemiringan 30
Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :
A = Luas penampang kolektor + Luas penampang mimis = 0,25 m2 + (3,799 x 10-4)
= 0,25038 m2
Tebal pelat ( ) adalah 1 x 10-3 m
Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran E).
Laju perpindahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :
q = hA (Tp - Ta) Watt
= 93,04
Laju perpindahan kalor secara radiasi pada adsorber dapat ditentukan dengan
q
=A (T
14-T
24)
T
s=
0.0552= 0.0552 = 298,38 k
q = 0,98 .( 5,67 x 10-8 ). 0,25038 . (345,164 – 298,38 4)
= 82,91 W/m2
Sehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah :
251590,9 W/m2
Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah = 251590,9 W/m2 Effisiensi kolektor adalah
x 100
x100
4.2.2.2 Kondensor
Persamaan-persamaan yang berlaku pada perpindahan panas ini adalah sebagai berikut:
Tebal lapisan batas
dimana : Pr adalah bilangan Prandtl untuk udara yaitu 0,72. GrL adalah bilangan Grasholf yang dihitung engan persamaan :
Dari tebal lapisan batas ini nanti ditentukan apakah pola aliran masih dalam kondisi boundary layer atau telah berkembang penuh. Jika aliran masih berkembang, 2 lebih kecil dari jarak kedua plat.
Laju perpindahan panas pada permukaan plat dihitung dengan persamaan:
A 549
dimana adalah bilangan Rayleigh, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini.
Jika aliran telah berkembang penuh, syaratnya 2 lebih besar atau sama dengan jarak kedua plat, maka laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan berikut ini.
= 45,35 C = 36,96 C
= 1,165
Menghitung Bilangan Grasholf dengan cara :
= 1,065543.
Menghitung tebal lapisan batas
= 0,0150852 cm
= 2 x 0,0150852 = 0,0301 jarak kedua plat. Maka aliran yang terjadi masih
berkembang
Menghitung perpindahan panas pada satu permukaan plat vertikal, dengan menggunakan persamaan :
A 549
= 4,5975 W/m
Jumlah plat pada kondensor ada 17 buah, setiap plat mempunyai 2 permukaan, panjang tiap plat 0,4 m maka laju perpindahan panas total dari kondensor adalah :
= 62,526 W
Menghitung laju aliran metanol pada kondensor.
Untuk menghitung kalor yang diserap oleh pelat evaporator, digunakan persamaan panas sensibel.
Kapasitas kalor spesifik sensibel plat evaporator 480
massa plat evaporator 2,39 kg kalor sensibel plat evaporator
Perubahan suhu (K)
Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
Sehingga untuk pengujian diperoleh besar perubahan temperatur sebagai berikut:
hari kedua pengujian = (28,91 C – 7,71C ) + 273= 294,2 K
Sehingga kalor sensibel plat evaporator
2,39 kg x 480 x 296,27 K = 337.506 J = 337,5 kJ
Untuk menghitung kalor yang dibutuhkan metanol dalam proses penguapan pada saat proses adsorpsi digunakan persamaan kalor laten.
= kapasitas kalor spesifik laten pada pengujian hari pertama adalah 1,65 kg.
Sehingga dapat dihitung kalor laten penguapan metanol dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.
= 1100 kJ/kg x 1,65 kg = 1817,97 kJ
Analisa kalor pada air
Pada penelitian ini, media yang didinginkan adalah air, dalam hal ini kalor yang dihitung adalah panas sensibel dari air, dengan menggunakan persamaan :
= kapasitas kalor spesifik sensibel air
Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
hari kedua pengujian= 27,64 C - 4,37C = 23,27 C + 273= 296,27 K
1,992 kg x 4,179 x 296,27 K = 2.466,32 kJ
Kesetimbangan energi
Proses terjadinya pendinginan pada sistem ini dipengaruhi oleh kalor yang diperlukan metanol untuk menguap, dimana panas yang diserap metanol harus lebih besar dengan kalor yang dikeluarkan oleh plat evaporator dan air.
Penyerapan panas oleh metanol
– Volume = 1,7 liter ( 1,7 x 10-3)
– Massa jenis (30) = 787 kg/m3
– Massa metanol = 787 kg/m3 x 1 x 10-3 m3 = 0, 787 kg
– Panas laten penguapan = 1100 kJ/kg
– Total panas yang diserap metanol selama menguap : = 0,787 kg x 1100 kJ/kg = 865,7,61 kJ
Penggunaan panas penyerapan
– Volume = 2 liter ( 2 x 10-3 m3)
– Massa jenis air (30C) = 791 kg/ m3
– Massa air = 1 x 10-3 m3 x 1992 kg= 1,992 kg/m3
– Panas jenis air pada 30 C = 4,179 kJ/kg C
– Panas Pembekuan = 334 kJ/kg
= 1,992 kgx 4,179
x 23,27 C
= 193,71 kJ
Menurunkan suhu evaporator dari 28,91 C menjadi 7,71 C Hari kedua pengujian
= 2,39 kgx 0,48
x 294,2 K = 336.829 J= 337,506 kJ
Total energi panas yang digunakan untuk mengubah air menjadi es 337,506 kJ + 193,71 kJ = 531,21 kJ Sehingga,
1287,21 kJ j 531,21 kJ
Efisiensi evaporator adalah
=
4.2.3 Pengujian hari ketiga
Koefesien kerugian puncak pada kolektor dengan kemiringan 30
Laju perpindahan kalor secara konduksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :
A = Luas penampang kolektor + Luas penampang mimis = 0,25 m2 + (3,799 x 10-4)
= 0,25038 m2
Tebal pelat ( ) adalah 1 x 10-3 m
Nilai k dapat dicari dari tabel sifat-sifat logam ( lampiran E).
Laju perpindahan kalor secara konveksi pada adsorber dapat ditentukan dengan :
= 10 = 99,80
Laju perpindahan kalor secara radiasi pada adsorber dapat ditentukan dengan
q
=A (T
14-T
24)
T
s=
0.0552= 0.0552 = 296,92 k
q = 0,98 .( 5,67 x 10-8 ). 0,25 . (346,864 – 296,92 4)
= 88,86 W/m2
Sehingga, energi panas total yang diserap oleh adsorber adalah :
258236,7 W/m2
Maka, panas netto yang dibangkitkan adsorber adalah = 258.236,7 W/m2
Effisiensi kolektor adalah
4.2.3.2 Kondensor
Persamaan-persamaan yang berlaku pada perpindahan panas ini adalah sebagai berikut:
Tebal lapisan batas
dimana : Pr adalah bilangan Prandtl untuk udara yaitu 0,72. GrL adalah bilangan Grasholf yang dihitung engan persamaan :
Dari tebal lapisan batas ini nanti ditentukan apakah pola aliran masih dalam kondisi boundary layer atau telah berkembang penuh. Jika aliran masih berkembang, 2 lebih kecil dari jarak kedua plat.
Laju perpindahan panas pada permukaan plat dihitung dengan persamaan:
A 549
dimana adalah bilangan Rayleigh, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini.
Jika aliran telah berkembang penuh, syaratnya 2 lebih besar atau sama dengan jarak kedua plat, maka laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan berikut ini.
= 44,23 C = 36,039C
Menghitung Bilangan Grasholf dengan cara :
= 1,040269.
Menghitung tebal lapisan batas
= 0,0165 cm
= 2 x 0,0703 = 0,03303 jarak kedua plat. Maka aliran yang terjadi masih
berkembang
Menghitung perpindahan panas pada satu permukaan plat vertikal, dengan menggunakan persamaan :
A 549
Jumlah plat pada kondensor ada 17 buah, setiap plat mempunyai 2 permukaan, panjang tiap plat 0,4 m maka laju perpindahan panas total dari kondensor adalah :
= 57,10 W
Menghitung laju aliran metanol pada kondensor. 152,72 W/m2
Untuk menghitung kalor yang diserap oleh pelat evaporator, digunakan persamaan panas sensibel.
Kapasitas kalor spesifik sensibel plat evaporator 480
massa plat evaporator 2,39 kg kalor sensibel plat evaporator
Perubahan suhu (K)
Perubahan temperatur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
Sehingga untuk ketiga pengujian diperoleh besar perubahan temperatur sebagai berikut:
Sehingga kalor sensibel plat evaporator
2,39 kg x 480 x 293,61 K = 336.829,4 J = 336,8 kJ
Untuk menghitung kalor yang dibutuhkan metanol dalam proses penguapan pada saat proses adsorpsi digunakan persamaan kalor laten.
pada pengujian hari pertama adalah 1,49 kg.
Sehingga dapat dihitung kalor laten penguapan metanol dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.
= 1100 kJ/kg x 1,49 kg = 1639 kJ
Pada penelitian ini, media yang didinginkan adalah air, dalam hal ini kalor yang dihitung adalah panas sensibel dari air, dengan menggunakan persamaan :
= kapasitas kalor spesifik sensibel air
Perubahan suhu (K)
Perubahan temperaur diambil dari temperatur rata rata sore hari sampai temperatur terendah plat evaporator pagi hari.
hari ketiga pengujian =( 27,44 C – 5,27 C ) + 273= 295,17 K
Panas sensibel air untuk ketiga pengujian, yaitu :
1,992 kg x 4,179 x 295,17 K = 2.457,16 kJ
Kesetimbangan energi
Proses terjadinya pendinginan pada sistem ini dipengaruhi oleh kalor yang diperlukan metanol untuk menguap, dimana panas yang diserap metanol harus lebih besar dengan kalor yang dikeluarkan oleh plat evaporator dan air.
Penyerapan panas oleh metanol
– Volume = 1,7 liter ( 1,7 x 10-3)
– Massa jenis (30) = 787 kg/m3
– Massa metanol = 787 kg/m3 x 1 x 10-3 m3 = 0, 787 kg
= 0,787 kg x 1100 kJ/kg = 865,7,61 kJ
Menurunkan suhu evaporator dari 29,85 C menjadi 8,84 C Hari pertama pengujian
= 2,39 kgx 0,48
x 293,41 K = 336.599 J = 336,82 kJ
4.3 Temperatur Lingkungan dan Radiasi Matahari
Intensitas radiasi pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar 4.1 :
Gambar 4.1 Grafik radiasi matahari vs waktu Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari pertama
Pengujian dimulai pada : 10 April 2014 pada pukul 09.00 WIB Pengujian berakhir pada : 11 April pada pukul 09.00 WIB Total radiasi matahari :284.315.2 W/m2
Radiasi maksimum : 1053W/m2
Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari kedua
Pengujian dimulai pada : 11 April 2014 pada pukul 09.13 WIB Pengujian berakhir pada : 12 April pada pukul 09.13WIB Total radiasi matahari : 307.754W/m2
Radiasi maksimum : 1085,6 W/m2
Waktu dan keadaan cuaca pada pengujian hari ketiga
Total radiasi matahari : 289.091,5 W/m2 Radiasi maksimum : 863 W/m2
Temperatur lingkungan pada pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar 4.2 :
Gambar 4.2 Grafik temperatur lingkungan vs waktu
Temperatur lingkungan pada hari pertama Temperatur maksimum : 36,039 oC Temperatur rata-rata : 31 oC
Temperatur lingkungan pada hari kedua Temperatur maksimum : 36.96 oC Temperatur rata-rata : 30,6 oC
4.4 Analisa Grafik 4.4.1 Adsorber
Temperatur adsorber pada pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.3 Grafik temperatur adsorber hari pertama
Pada proses desorpsi hari pertama, temperatur awal tertinggi adalah 68,55 o
C berada pada titik 9 dan temperatur maksimum terjadi pada pukul 14.37 Wib yaitu 91,87 oC pada titik 9. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 17.07 Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah 35,42 oC. Rata-rata radiasi matahari pada hari pertama ini adalah 464,11 W/m2 dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 31 oC.
lingkungan adalah 23,4 oC. Maka dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi telah berhenti pada pukul 07.00 Wib.
Gambar 4.4 Grafik temperatur adsorber hari kedua
Pada proses desorpsi hari kedua, temperatur awal tertinggi adalah 41,35 oC berada pada titik 9 dan temperatur maksimum terjadi pada pukul 13.48 Wib yaitu 103.50 oC pada titik 9. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 17.38 Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah 4140 oC. Rata-rata radiasi matahari pada hari kedua ini adalah 489,68 W/m2 dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 28,52 oC.
temperatur lingkungan adalah 24 oC. Maka dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi telah berhenti pada pukul 07.30 Wib.
Gambar 4.5 Grafik temperatur adsorber hari ketiga
Pada proses desorpsi hari ketiga, temperatur awal tertinggi adalah 42,99 oC berada pada titik 9 dan temperatur maksimum terjadi pada pukul 14.23 Wib yaitu 96.53 oC pada titik 9. Jadi, proses desorpsi berakhir pada pukul 17.17Wib dengan temperatur rata-rata adsorber adalah 37.08 oC. Rata-rata radiasi matahari pada hari kedua ini adalah 432,78 W/m2 dengan rata-rata temperatur lingkungan adalah 30,19 oC.
lingkungan adalah 24,6 oC. Maka dapat disimpulkan bahwa proses adsorpsi telah berhenti pada pukul 08.30 Wib.
4.4.2 Kondensor
Temperatur kondensor pada pengujian hari pertama, hari kedua, dan hari ketiga dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.6 Grafik temperatur kondensor hari pertama
Gambar 4.7 Grafik temperatur kondensor hari kedua
Gambar 4.7 merupakan grafik temperatur yang terjadi di kondensor pada hari kedua. Dari gambar grafik di atas temperatur paling tinggi pada kondensor terjadi pada titik 20 pada pukul 13.38 WIB. Sedangkan temperatur paling rendah pada kondensor terjadi pada titik 17 pada jam 07.33 dimana letak titik termokopel tersebut berada di atas evaporator. Temperatur pada evaporator yang mempengaruhi titik 17 merupakan temperatur paling rendah.
Gambar 4.8 Grafik temperatur kondensor hari ketiga
4.4.3 Evaporator
Gambar 4.9 Grafik temperatur evaporator hari pertama
Proses adsorpsi dimulai pada pukul 17.54 WIB dengan temperatur rata-rata adalah 27.86 C. Pada saat proses desorpsi berlangsung, temperatur di setiap titik yang terdapat pada evaporator mengalami penurunan secara perlahan. Pada pukul 1.04 WIB, temperatur rata rata evaporator adalah sebesar 19,46C dengan temperatur terendah terdapat pada titik 4 yaitu sebesar 18.36 C. Penrunan suhu ini terjadi secara terus manerus sampai proses adsorpsi berlangsung. Temperatur terendah pada pengujian hari pertama adalah sebesar 7.98 C yaitu pada pukul 7.09 WIB yang terdapat pada titik 4. Temperatur ini bertahan sampai proses adsorpsi berakhir yaitu pada tanggal 10 April 2014 pukul 09.04 WIB.
Gambar 4.10 Grafik temperatur evaporator hari kedua
Proses adsorpsi dimulai pada pukul 17.33 WIB dengan temperatur rata-rata adalah 28.00 C. Pada saat proses desorpsi berlangsung, temperatur di setiap titik yang terdapat pada evaporator mengalami penurunan secara perlahan. Pada pukul 20.53 WIB temperatur rata rata evaporator adalah sebesar 13,77C dengan temperatur terendah terdapat pada titik 5 yaitu sebesar 12.80C. Penurunan suhu ini terjadi secara terus manerus sampai proses adsorpsi berlangsung. Proses adsorpsi berakhir pada pukul 09.13WIB dengan temperatur terendah pada pengujian hari kedua adalah sebesar 4.37C yang terdapat pada titik 4.
29,29 C yang terdapat pada titik 1 dan temperatur tertinggi pada saat proses desorpsi berakhir adalah 30.59 yang terdapat pada titik 1.
Gambar 4.11 Grafik temperatur evaporator hari ketiga
Proses adsorpsi dimulai pada pukul 17.27 WIB dengan temperatur rata-rata adalah 27.71 C. Pada saat proses desorpsi berlangsung, temperatur di setiap titik yang terdapat pada evaporator mengalami penurunan secara perlahan. Pada pukul 21.02 WIB, temperatur rata rata evaporator adalah sebesar 13,37C dengan temperatur terendah terdapat pada titik 4 yaitu sebesar 11.83 C. Penurunan suhu ini terjadi secara terus manerus sampai proses adsorpsi berlangsung. Pada pukul 06.07 WIB temperatur terendah adalah sebesar 5.87 C . Temperatur terendah pada pengujian hari pertama berakhir adalah sebesar 5.27 C yaitu pada pukul 07.57 WIB yang terdapat pada titik 4. Temperatur ini bertahan sampai proses adsorpsi berakhir yaitu pada tanggal 16 April 2014 pukul 08.42 WIB.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
1. Temperatur minimum air yang didapat dari hasil penelitian : - Hari pertama = 7.98 C
- Hari kedua = 4.37 C - Hari ketiga = 5.27 C.
2. Temperatur maksimum yang yang terdapat pada kolektor : - Hari pertama = 91.87 C
- Hari kedua = 103.50 C - Hari ketiga = 98.99C.
3. Jumlah refrigeran metanol yang diserap karbon aktif dan alumina pada saat proses adsorpsi berlangsung
5. Dari hasil pengujian dan perhitungan laju aliran metanol pada kondensor pada hari pertama 0,000483 kg/s, pada hari kedua 0,000561 kg/s, pada hari ketiga 0,000333 kg/s.
6. Temperatur pelat evaporator pada hari pertama pengujian, T maks=30,63 0C dan Tmin= 7,98 0C pukul 07.09 WIB. Temperatur evaporator
pada hari kedua, Tmaks= 30,85 0C dan Tmin= 4,37 0C pukul 08.00 WIB
Temperatur evaporator pada hari ketiga, Tmaks = 30,59 0C dan Tmin= 5.27 0C
5.2 Saran
Untuk kelanjutan dan pengembangan penelitian ini ke depannya, penulis menyarankan agar penelitian berikut hendaknya memperhatikan beberap hal sebagai berikut :
1. Kevakuman sistem, dalam hal ini kebocoran pada sistem agar lebih diperhatikan karena proses adsorpsi hanya bisa terjadi jika evaporator dalam keadaan vakum.
2. Mengisolasi kotak insulasi dengan baik dan menggunakan bahan isolasi yang telah terjamin kualitasnya.
