Lokasi dan Waktu Prosedur Penelitian

11

BAB III METODOLOGI

1.1 Lokasi dan Waktu

Penelitian dilakukan pada bulan April – Juni 2011 di laboratorium Pindah Panas dan Massa dan laboratorium Surya, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

1.2 Alat dan Bahan

3.2.1. Alat

 Alat Pengering Climate Chamber Alat pengering berakuisisi Climate Chamber memanfaatkan udara yang dipanaskan oleh elemen listrik berkapasitas 2000 W. Udara panas masuk ke dalam ruang pengering dengan suhu dan kelembaban tertentu yang dapat dikontrol sesuai yang diinginkan. Untuk mengontrol kelembaban digunakan humidifier. Udara panas yang basah dari ruang air heater akan didorong oleh blower ke dalam ruang pengering. Kecepatan udara yang masuk dalam ruang pengering dapat diatur dengan menarik atau mendorong tuas pada bagian flow controller. Apabila suhu dan kelembaban yang dicapai lebih tinggi daripada setpoint, maka dilakukan pembuangan kalor dan pembuangan uap air melalui dehumidifier yang memiliki efek pendinginan dan pengembunan. Untuk mencapai dan menjaga kondisi ruangan agar sesuai dengan setpoint, diimplementasikan dua buah subsistem kontrol yang independen yaitu kontrol suhu dan kelembaban.  Alat-alat Ukur 1. Pengukur Suhu Digunakan termokopel type C-C untuk mengukur suhu larutan LiBr yang dihubungkan pada Chino Recorder Yokogawa tipe 3058 untuk membaca hasil pengukuran suhu selama proses penyerapan berlangsung. 2. Pengukur Massa Menggunakan timbangan digital model AandD seri GF-3000 dengan kapasitas maksimum 3000 gram termasuk baki bahan, dengan ketelitian 0.01 gram.  Cawan Merupakan wadah untuk menampung larutan garam yang akan diuji dengan ukuran tinggi 2.5 cm dan diameter 11 cm  Gelas ukur dan pengaduk yang digunakan sebagai wadah untuk mencampurkan garam LiBr dan H 2 O  Alat tulis dan hitung

3.2.2. Bahan

Bahan yang akan digunakan dalam penelitian ini yaitu :  Garam LiBr  Aquades 12

1.3 Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui apakah laju penyerapan uap air larutan LiBr pada pendinginan absorpsi. Masing- masing larutan dengan konsentrasi yang berbeda-beda akan diuji pada ruang pengering berakuisisi Climate Chamber dengan mengatur terlebih dahulu suhu dan kelembaban udara sesuai dengan perlakuan yang dilakukan. Tabel 1. Perlakuan penelitian pada masing-masing suhu yaitu 40 o C dan 45 o C: C RH 45 50 55 60 60  70     80  Perlakuan suhu 40 dan 45 diambil berdasarkan kondisi ruang absorber pada sistem pendingin absorpsi yaitu berkisar antra 30 – 45 o C. Dari pengambilan data nantinya akan diperoleh 6 data dari perlakuan suhu 40 o C dan 6 data dari suhu 45 o C. Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini:

1. Pembuatan wadah pengujian larutan LiBr-H

2 O Wadah larutan LiBr-H 2 O terbuat dari wadah berbahan plastik dengan ukuran tinggi 2.5 cm dan diameter 11 cm.

2. Persiapan Bahan

Pada tahapan persiapan bahan, terlebih dahulu pembuatan larutan absorban LiBr-H 2 O, dengan konsentrasi 45, 50, 55, dan 60. Perbandingan garam LiBr dan H 2 O untuk masing- masing konsentrasi berdasarkan perbandingan bobot per bobot, seperti pada tabel di bawah ini: Tabel 2. Pembuatan konsentrasi larutan absorban Konsentrasi Massa garam LiBr gram Massa H 2 O gram 60 60 40 55 55 45 50 50 50 45 45 55

3. Pengambilan Data Percobaan

1. Pengukuran suhu larutan menggunakan termokopel tipe C-C. Suhu larutan akan berubah selama proses penyerapan berlangsung. Hal ini dikarenakan perubahan suhu pada ruang pengering yang terjadi serta pengaruh uap air yang terjerat. Apabila suhu larutan semakin tinggi maka absorpsi uap akan berhenti. 2. Pengambilan data suhu dan kelembaban ruang pengering serta massa larutan LiBr dilakukan tiap 10 menit sekali selama proses pengujian berlangsung. Hal ini disesuikan dengan standar pengambilan data yang maksimum pada alat pengering Climate Chamber. 3. Penimbangan larutan dilakukan secara otomatis oleh mesin pengering Climate Chamber, dan data hasil penimbangan, suhu, dan kelembaban akan langsung terekam terakuisisi 13

4. Pengukuran Daya Serap Uap Air Oleh Larutan LiBr

Pada tahap ini, masing-masing dari konsentrasi larutan akan di uji daya serapnya terhadap uap air disekitarnya. Larutan akan di masukkan ke alat pengering berakuisisi, kondisi di dalam ruang pengering dikondisikan sama dengan kondisi antara komponen evaporator dan absorber. Pengkondisiian uap air didalam ruangan dapat dilakukan dengan setting kelembaban dan suhu pada ruang pengering Climate Chamber. Pada larutan absorban juga akan dipasang sensor suhu menggunakan termokopel C-C yang dihubungkan dengan Chino Recorder, untuk mengukur perubahan suhu larutan selama proses penyerapan berlangsung. Dari percobaan yang dilakukan nantinya dapat dilihat apakah laju penyerapan larutan absorber berhubungan dengan perubahan suhu, konsentrasi, dan tekanan uap air. uap air Gambar 5. Ruang Climate Chamber

5. Menghitung laju penyerapan uap air

Laju penyerapan uap air dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini: LP = 12 dimana: LP : laju penyerapan uap air oleh larutan absorban grammenit MG t : berat garam setelah penyerapan berlangsung gram MG a : berat garam sebelum penyerapan gram t : lama penyerapan berlangsung menit

6. Perhitungan tekanan uap airabsorbat

Tekanan uap air dalam ruang pengering dapat dihitung dari persamaan: = . × 13 dimana: Pu : tekanan uap air mmHg x : perbandingan kelembaban kgkg udara kering Pa : tekanan atmosfir mmHg nilai x dapat diperoleh dari diagram psychrometric chart untuk nilai suhu dan kelembaban relatif yang diketahui dari pengambilan data.

7. Penentuan konsentrasi kesetimbangan larutan LiBr-H

2 O Dalam penelitian ini data kesetimbangan larutan LiBr-H 2 O tidak tercapai sampai batas waktu yang ditentukan, maka untuk konsentrasi kesetimbangan dapat dihitung menggunakan persamaan garis liner pada grafik penurunan konsentasi larutan. Dimana dari 4 garis penurunan konsentrasi yaitu 45, 50, 55s dan 60 diperoleh nilai kemiringan garis slope pada LiBr-H 2 O 14 masing-masing konsentrasi. Nilai slope tersebut kemudian diplotkan ke dalam grafik dengan persamaan garis linear, untuk mendapatkan nilai variabel dari persamaan: m = a + bx 14 Dimana m merupakan nilai slope kemiringan garis, x merupakan konsentrasi kesetimbangan, a dan b merupakan variabel yang nilainya diperoleh dari persamaan garis linear pada grafik slope-konsentrasi. Selain itu, penentuan konsentrasi kesetimbangan juga dapat dilakukan dengan menggunakan diagram P-T-X tekanan-suhu-konsentrasi. Dengan memplotkan nilai tekanan uap air dan suhu larutan, sehingga perpotongan dari kedua garis tersebut merupakan besarnya konsentrasi kesetimbangan larutan LiBr jenuh. Berikut merupakan gambar diagram P-T-X: Gambar 6. Diagram Tekanan-Suhu-Konsentrasi Larutan LiBr Jenuh Konsentrasi larutan LiBr-H 2 O yang digunakan pada penitian ini dibatasi sampai konsentrasi 60, dengan kisaran suhu 40 o C hingga 45 o C. Hal ini dikarenakan, konsentrasi larutan diatas 60 dengan kondisi suhu yang sama, maka larutan tersebut akan lebih mudah mengalami kristalisasi. Kristalisasi merupakan perubahan fasa larutan garam menjadi padatan pada suhu tertentu. Konsentrasi Kesetimbangan Kristalisasi 15

8. Menghitung jumlah absorbat yang terjerat pada permukaan adsorban saat kondisi

kesetimbangan Qe dari data dan membandingkannya dengan Qe Model BET, Langmuir, dan Freundlich = 15 dimana: Qe : jumlah absorbat yang terjerat pada permukaan absorban pada kondisi kesetimbangan g absorbatg absorban Ce : konsentrasi setimbang gml Co : konsentrasi awal gml m : massa absorban g V : volume uji larutan ml Hasil perhitungan jumlah absorbat yang terjerat berdasarkan hasil perhitungan data akan dibandingkan dengan perhitungan menggunakan Model BET, Langmuir, dan Freundlich. Selain itu juga dilakukan perhitungan kesalahan dari Qe hitung dengan Qe mode l sorpsi isotermis, sehingga dapat ditentukan model sorpsi isotermis yang paling akurat dengan nilai persentase kesalahan yang lebih kecil. Untuk menghitung besarnya persantase kesalahan dapat dilakukan menggunakan persamaan berikut: ℎ = × 100 16 16 Prosedur penelitian dalam bentuk diagram alir disajikan pada gambar berikut : Gambar 7. Diagram Alir Penelitian Dalam selang waktu 10 menit ukur T ruang , RH, T larutan dan Massa larutan selama 10 jam Mulai Pembuatan larutan absorber LiBr Setting RH dan T pengukuran pada Climate Chamber Pembuatan wadah larutan LiBr-H 2 O Selesai Pengukuran dan pengambilan data 17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Terjadinya proses absorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu tekanan absorbat, suhu absorbat, dan interaksi potensial antara absorbat dan absorban Nishio Ambarita, 2008. Untuk itu dalam hal pengukuran laju penyerapan uap air oleh absorban harus memperhatikan beberapa faktor diatas, sehingga dalam prakteknya laju penyerapan uap air dalam sistem pendinginan dapat ditingkatkan. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran laju penyerapan uap air oleh larutan absorban Litium Bromida dengan beberapa perlakuan, yaitu dengan kombinasi menggunakan suhu 40 o C, kelembaban 70 pada masing-masing konsentrasi 45, 50, 55, dan 60, menggunakan suhu 45 o C kelembaban 70 pada masing-masing konsentrasi 45, 50, 55, 60, serta kombinasi kelembaban 60, 70, 80 pada suhu 40 o C dan 45 o C dengan konsentrasi 50. Sehingga diperoleh total data sebanyak dua belas data.

4.1 Laju Penyerapan Uap Air pada Parameter Konsentrasi LiBr

Tabel 3 menunjukkan, semakin tinggi konsentrasi larutan LiBr-H 2 O maka akan semakin tinggi pula laju penyerapan absorbat oleh larutan absorban. Ini dikarenakan pada konsentrasi yang tinggi, jumlah molekul-molekul garam yang terkandung dalam volume larutan yang sama lebih banyak, sehingga kapasitas untuk menyerap absorbat lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi yang lebih rendah. Selain itu konsentrasi yang tinggi juga akan menimbulkan tekanan larutan yang lebih rendah, sehingga proses absorpsi dari uap air yang bertekanan tinggi terhadap larutan absorban yang bertekanan rendah akan lebih cepat. Tabel 3. Pengaruh konsentrasi larutan LiBr terhadap laju penyerapan uap air Gambar 8. Grafik pengaruh konsentrsi larutan LiBr terhadap laju penyerapan uap air y = 1,39E-03x - 5,44E-02 R² = 9,79E-01 y = 1,04E-03x - 3,91E-02 R² = 9,88E-01 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 30 40 50 60 70 La ju p e n y e r a p a n g m e n it Konsentrasi LiBr T=40, RH=70 T=45, RH=70 Perlakuan Konsentrasi LiBr-H 2 O Laju penyerapan gmenit T=40 C, RH=70 Laju penyerapan gmenit T=45

C, RH=70

60 0.030 0.024 55 0.020 0.017 50 0.016 0.012 45 0.009 0.008