• Tidak ada hasil yang ditemukan

Rancang Bangun Kondensor Pada Mesin Pendingin Menggunakan Siklus Absorpsi Dengan Pasangan Refrijeran – Absorben Amonia - Air

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Rancang Bangun Kondensor Pada Mesin Pendingin Menggunakan Siklus Absorpsi Dengan Pasangan Refrijeran – Absorben Amonia - Air"

Copied!
20
0
0

Teks penuh

(1)

RANCANG BANGUN KONDENSOR PADA MESIN

PENDINGIN MENGGUNAKAN SIKLUS ABSORPSI DENGAN

PASANGAN REFRIJERAN – ABSORBEN AMONIA - AIR

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ABSALIOK SETRISA SIHOMBING

NIM : 100401023

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)

ABSTRAK

Penggunaan mesin pendingin merupakan suatu kebutuhan dalam era

sekarang ini, modifikasi dari mesin pendingin adalah salah satu cara dalam

menghadapi persoalan krisis energi yang sedang terjadi sekarang ini, salah

satunya dengan memanfaatkan sumber energi yang tidak terpakai yang ada

disekitar kita, sebagai contoh adalah pemanfaatan gas buang. Mesin pendingin

absorpsi adalah salah satu contoh pemanfaatan gas buang sebagai sumber energi

utama dalam mekanismenya. Salah satu komponen yang berpengaruh dalam

mesin ini adalah kondensor dimana kondensor berfungsi untuk membuang panas

dari uap refrijeran, tipe kondensor yang dirancang pada penelitian ini adalah tipe

pendingin udara dengan bahan tube stainless stell 304. Adapun tujuan dari

penelitian ini adalah merancang sebuah kondensor untuk beban evaporator 50 W

dengan temperatur masuk refrijeran 90

o

C temperatur keluar refrijeran 35

o

C

temperatur udara masuk 30

o

C temperatur udara keluara 31

o

C dengan kecepatan

udara sebesar 5 m/s dan untuk mengetahui unjuk kerja dari kondensor sebagai

salah satu komponen siklus absorpsi. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan

didapat dimensi kondensor adalah panjang total tube 1,460 m, diameter dalam

tube 6,82 mm dan diameter luar 10,28 mm sedangkan laju perpindahan panas

rata-rata kondensor pada pengujian pertama sebesar 0,0189 kW, pada pengujian

kedua 0,02096 kW dan pengujian ketiga sebesar 0,3419 kW.

(11)

ABSTRACT

The use of refrigeration is a necessity in today's era, the modification of

the engine coolant is one way in addressing the issue of energy crisis that is

happening today, one of them by harnessing the unused energy that is around us,

as an example is the use of exhaust gas , Absorption refrigerating machine is just

one example of the utilization of flue gas as a primary energy source in the

mechanism. One of the components that are influential in the machine condenser

condenser which serves to remove heat from the refrijerant vapor, the type of

condenser which is designed in this study is the type of air conditioning with a

stainless steel tube material 304. The purpose of this research was to design an

evaporator condenser to load 50 W at 90 °C inlet temperature refrijerant outlet

35°C temperature refrijerant inlet air temperature 30°C outlet air temperature 31

°C with air velocity of 5 m/s and to know the performance of the condenser as one

component of the absorption cycle. Where the results of research conducted

acquired the dimensions of the condenser is a total length of 1,460 m tube, the

tube diameter of 6.82 mm and an outer diameter of 10.28 mm while the heat

transfer rate average condenser in the first test of 0.0189 kW, in second test

0.02096 kW and the third test of 0.3419 kW.

Keywords: refrigeration, waste heat, absorption, Condensers

(12)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat

rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Rancang Bangun Kondensor pada Mesin Pendingin Menggunakan Siklus Absorpsi dengan Pasangan Refrijeran – Absorben Amonia Air”.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana S-1

pada Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Untuk penulisan skripsi ini, penulis dan tim telah merancang dan membangun

konstruksi alat pendingin dengan pemanfaatan panas buang dari mesin diesel.

Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Zamanhuri, MT selaku Dosen pembimbing, yang selalu memberikan

bimbingan dan motivasi sehingga penelitian ini dapat selesai.

2. Bapak Dr.Ing. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin

Universitas Sumatera.

4. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah

membantu segala keperluan yang diperlukan selama penulis kuliah.

5. Kedua orang tua saya, R. Sihombing dan D. Simangunsong yang selalu

memberikan dukungan moril dan materil serta kasih sayangnya yang tak

terhingga kepada saya.

6. Bang Tonggam Sihombing, Iimmedi Juliana Sihombing, Jansen Sihombing,

Efriwita Nainggolan, Serta keluarga dekat yang memberikan dukungan moral

maupun moril dalam penyelesaian penelitian ini.

7. Rekan satu tim, Rido Manik, Dedi Manurung dan Lamhot Aritonang atas kerja

(13)

berbagai pihak. Penulis juga mengharapkan skripsi ini dapat menjadi tambahan

pengetahuan bagi pembaca dan bermanfaat untuk kita semua. Terimakasih

Medan, Mei 2016

Penulis,

Absaliok Setrisa Shombing

100401023

(14)

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Batasan Masalah Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Sistematika Penulisan... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sitem Pendingin Absorpsi ... 5

2.1.1 Prinsip Kerja Siklus Absorpsi ... 6

2.1.2 Komponen Siklus Absorpsi ... 9

2.1.3 Perbedaan Sistem Absorpsi dengan Sitem Komprei Uap (SKU) ... 10

2.2 Kombinasi Refrijeran – Absorben pada Sistem Pedingin Absorpsi ... 10

2.2.1 Absorben... 12

2.3 Refrijeran ... 13

2.3.1 Amonia ... 15

(15)

2.7 Laju Perpindahan Kalor pada Kondensor... 27

2.8 Aliran dan Distribusi Temperatur pada Kondensor ... 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 33

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 33

3.2 Alat dan Bahan ... 33

3.2.1 Alat ... 33

3.2.2 Bahan ... 37

3.3 Proses Pembuatan Kondensor... 38

3.4 Eksperimental set up ... 40

3.5 Prosedur Pengujian ... 41

3.6 Tahapan Prosedur Penelitian ... 42

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN ... 43

4.1 Perhitungan Termodinamika ... 43

4.2 Perancangan Kondensor ... 44

4.2.1 Dimensi Kondensor Perancangan ... 45

4.2.2 Penentuan Dimensi Permukaan Kondensor ... 45

4.2.3 Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Konveksi ... 47

4.2.4 Perpindahan Panas Menyeluruh ( U) ... 49

4.2.5 Selisih Temperatur Rata-Rata Logaritmik (LMTD) ... 49

4.2.6 Panjang Pipa Perlintasan ... 49

4.2.7 Perencanaan Geometri dan Material dari Kondensor ... 50

4.3 Hasil Pengujian Kondensor ... 51

4.3.1 Data Hasil Pengujian ... 51

4.3.2 Analisa Kerja Kondensor dengan Kesetimbangan Energi ... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... ... 65

5.1 Kesimpulan ... 65

5.2 Saran ... 66

DAFTAR PUSTAKA ... xiii

LAMPIRAN ... xv

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem refrigrasi absorpsi sederhana ... 6

Gambar 2.2 Diagram p-h siklus kompresi uap dan siklus absorpsi ... 8

Gambar 2.3 Kondensor tabung dan pipa bersirip horisontal ... 18

Gambar 2.4 Kondensor tabung dan koil ... 19

Gambar 2.5 Kondensor dengan pendingin udara ... 20

Gambar 2.6 Perpindahan panas secara konduksi... 22

Gambar 2.7 Mode perambatan panas... 23

Gambar 2.8 Aliran luar ... 24

Gambar 2.9 Aliran dalam ... 25

Gambar 2.10 Selisih temperatur rata-rata logaritmik kondensor ... 30

Gambar 2.11 (a) distribusi temperatur – panjang (luas) tube pada kondensor aliran

paralel, (b) distribusi temperatur – panjang (luas) tube pada

kondensor aliran berlawanan arah ... 32

Gambar 3.1 Kipas Angin... 33

Gambar 3.2 Flexible Thermo – Anemometer ... 34

Gambar 3.3 Pressure Gauge ... 34

Gambar 3.4 Termometer digital ... 35

Gambar 3.5 Pompa Vakum ... 35

Gambar 3.6 Stop watch ... 36

Gambar 3.7 Penyambung pipa ... 36

Gambar 3.8

Ammonium Hydroxide

(NH

4

Gambar 3.9 Desain kondensor ... 38

OH) ... 37

Gambar 3.10 Rangka dudukan komponen siklus absorbsi ... 38

(17)

Gambar 4.5 Grafik waktu vs temperatur pada pengujian hari pertama ... 54

Gambar 4.6 Grafik waktu vs temperatur pengujian hari kedua ... 56

Gambar 4.7 Grafik temperatur vs waktu pada pengujian hari ketiga ... 58

Gambar 4.8 Grafik antara beban kondensor dengan LMTD pada pengujian hari

pertama ... 60

Gambar 4.9 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian hari

kedua ... 62

Gambar 4.10 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian hari

ketiga ... 64

(18)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Potensi sumber energi panas di Indonesia ... 2

Tabel 2.1 Tabel sifat amonia ... 15

Tabel 2.2 Faktor pengotoran beberapa fluida ... 29

Tabel 4.1 Data pengujian hari pertama ... 52

Tabel 4.2 Data pengujian harikKedua ... 54

Tabel 4.3 Data pengujian hari ketiga ... 56

Tabel 4.4 Kerja kondensor pengujian hari pertama ... 59

Tabel 4.5 Kerja kondensor pengujian hari kedua... 61

(19)

DAFTAR NOTASI

SIMBOL KETERANGAN

k

SATUAN

ΔT Perbedaan Temperatur

Konduktifitas Thermal W/m.K

o

μ

C

Viskositas Dinamis N.s/m

ρ

2

Massa Jenis kg/m

C

3

p V

Panas Jenis Fluida J/kg.K

h

Kecepatan Fluida m/s

o Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Luar W/m

2

h

K

i Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Dalam W/m

2

ℎ′ Koefisien konveksi internal total W/m

K

2

ℎ′� Koefisien konveksi eksternal total W/m

K

2

A

K

s Area permukaan perpindahan panas m

T

2

s Temperatur Permukaan Benda o

T

C

Temperatur lingkungan sekitar benda o

Tr,

C

r Temperatur Rata – Rata Refrijeran o

Tr,

C

u Temperatur Rata – Rata Refrijeran

o

Re Bilangan Reynold

C

Nu Bilangan Nusselt

Pr Bilangan Prandtl

Do

Bilangan Nusselt tabung Bagian Dalam

o

kl,r Konduktifitas thermal cair refrijeran W/m

Bilangan Nusselt tabung Bagian Luar

2

g Gaya grafitasi m/s

K

ρl,

2

r Massa jenis cair refrijeran kg/m

ρv,

3

r Massa jenis uap refrijeran kg/m

µl,r Viskositas dinamik cair refrijeran kg/m

(20)

L Panjang total tube m

� Tahanan Termal m2

A

. °C/W

i Luas area permukaan dalam pipa m

A

2

o Luas area permukaan luar pipa m

U Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh W/m

2

2

Qk Laju Perpindahan Panas Kondensor W

°C

ṁr

Laju aliran massa Refrijeran kg/s

u

Panas Jenis fluida udara J/kg.K

r,i T

Temperatur Refrigran masuk °C

r,o T

Temperatur Refrigran keluar °C

u,i T

Temperatur Udara masuk °C

u,o Δ

Temperatur Udara keluar °C

LMTD

Rf

Beda Suhu rata-rata logaritma °C

o Faktor pengotoran sisi luar m

2 o

Rf

C/W

i Faktor pengotoran sisi dalam m

2 o

Temperatur Absorber °C

g

P

Temperatur Generator °C

e

P

Tekanan Evaporasi Bar

Referensi

Dokumen terkait

Perhitungan ini bertujuan untuk menghitung seberapa panjang tube atau shell yang diperlukan agar larutan ammonia-air konsentrasi kuat pada temperatur 30°C yang masuk pada

Adapun tujuan penelitian ini untuk melihat besarnya laju perpindahan panas dan COP mesin pendingin absorpsi.. Percobaan penelitian ini dilakukan sebanyak tiga

Pada penelitian mesin pendingin siklus absorpsi ini digunakan. absorbate yang bertindak sebagai fluida kerja yang

Gambar 4.1 Desain Instalasi Pendingin Siklus Absorpsi Instalasi pendingin siklus absorpsi terdiri dari beberapa komponen utama yaitu generator, evaporator, kondensor dan

Energy and Exergy Analysis of A Double Effect Absorbtion Refrigeration System Based on Different Heat Sources2. Energy Conversion and

Gambar 4.9 Grafik antara beban kondensor dan LMTD pada pengujian

Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “ Rancang bangun Evaporator pada Mesin Pendingin Menggunakan Siklus Absorpsi Memanfaatkan.. Panas Buang Motor Bakar dengan

Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Mesin di Universitas Sumatera Utara, yang telah banyak membantu penulis dan memberikan bimbingan