commit to user
BAB IV DATA DAN ANALISIS
Data yang diperoleh dalam pengujian ini, yaitu: volume air tawar yang dihasilkan, tekanan, temperatur, dan laju aliran massa refrigeran. Sistem Unit
Desalinasi Berbasis Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi dijalankan selama 180 menit pada setiap variasi pengujian dan
pengambilan data dilakukan setiap 20 menit.
4.1. Data Penelitian
Pengujian Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi dilakukan di Laboratorium Perpindahan
Panas dan Thermodinamika Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4.1.1. Menentukan Temperatur dan Tekanan Sistem Pompa Kalor
Dari hasil pengamatan suhu dan tekanan saat pengujian dengan variasi laju aliran volumetrik air laut 100 ljam pada menit ke-20, diperoleh data sebagai
berikut:
Gambar 4.1 Data temperatur dan tekanan menit ke-20 variasi laju aliran
volumetrik air laut 100 ljam
KATUP EKSPANSI
RECEIVER
FLOW RATE
3,2 ºC 0,3426 MPa
HIGH PRESSURE GAUGE
LOW PRESSURE GAUGE
42,8
o
C 57,8 ºC
1,4803Mpa
KOMPRESOR KONDENSOR
EVAPORATOR
32,1
o
C 44,8 ºC
1,2045 MPa
6,2 ºC 0,3978 MPa
42,8
o
C 1,1011 MPa
commit to user Selanjutnya data temperatur dan tekanan untuk setiap variasi tercantum dalam
lampiran.
4.1.2. Proses yang terjadi pada unit desalinasi berbasis pompa kalor menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi.
Proses yang terjadi pada unit desalinasi berbasis pompa kalor menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke 20 variasi
laju aliran volumetrik air laut 250 ljam dapat dilihat pada diagram psikrometrik dibawah ini. Dan diperoleh data sebagai berikut:
Gambar 4.2. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20 variasi
laju aliran volumetrik air laut 250 ljam
Titik DB °C
WB °C RH
w gkg v m3kg h kjkg
20a 27,7
23,5 70,573
16,600 0.8783
70,211 20b
33,8 31,5
85,029 28,884
0.9052 108,002
20c 21
20 91,392
14,335 0.8522
57,516
Tabel 4.1. Data proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20 laju
aliran volumetrik air laut 250 ljam
E nt
ha lp
y -
kJ k
g a
S a
tu ra
tio n
t e
m p
e ra
tu re
- d
e g
C H
u mi
d it
y r
a ti
o -
g k
g a
Pressure: 101325 Pa
Dry bulb temperature - deg C -30
-20 -10
10 20
30 40
50 60
70 10
20 30
40 50
20 40
60 80
.8 .8
5 .9
V o
lu m
e -
c u
.m k
g a
.9 5
1 .0
1 .0
5
-30 -20
-10 10
20 30
40 50
60 70
80 90
100 110
120 130
140 150
160 170
180 190
200 210
220
80 90
100 110
120 130
140 150
160 170
180 190
200 210
220
-20 -10
10 20
30 40
20a 20b
20c
commit to user
4.1.3. Data volume air tawar yang dihasilkan untuk seluruh variasi laju aliran volumetrik air laut.
Dari hasil pengamatan volume air tawar yang dihasilkan untuk setiap variasi laju aliran volumetrik air laut adalah sebagai berikut:
Tabel 4.2. Volume air tawar yang dihasilkan untuk setiap laju aliran
volumetrik air laut
waktu
Volume air tawar yang dihasilkan ml menit
100 ljam 150 ljam
200ljam 250ljam
20 380
400 420
450 40
700 790
840 800
60 1040
1190 1260
1250 80
1400 1590
1675 1720
100 1760
1990 2100
2160 120
2120 2390
2520 2620
140 2470
2740 2940
3100 160
2840 3140
3340 3600
180 3200
3520 3670
4100
4.1.4. Perhitungan COP aktual
Pada siklus aktual terjadi perbedaan bila dibandingkan dengan siklus ideal, antara lain:
1. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan evaporator. 2. Adanya proses pembawah dingin sub-cooling cairan yang meninggalkan
kondensor sebelum memasuki alat ekspansi. 3. Pemanasan lanjut uap superheating yang meninggalkan evaporator sebelum
memasuki kompresor. 4. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi kompresi tak isentropik
dan terdapat ketidakefisienan yang disebabkan oleh gesekan dan kerugian- kerugian lain.
5. Proses ekspansi berlangsung non-adiabatik.
commit to user Skema siklus aktual:
Gambar 4.3. Diagram p-h siklus aktual
Contoh perhitungan. 1. Menghitung COP
aktual
.
Sesuai dengan persamaan 2.2, maka:
COP
aktual
=
komp kond
W Q
=
1 2
3 2
h h
m h
h m
a ref
a ref
- -
· ·
dimana: h
1
= Enthalpi refrigeran keluar evaporator kJkg h
2a
= Enthalpi refrigeran masuk kondensor kJkg h
3
= Enthalpi refrigeran keluar kondensor kJkg Data pengujian menit ke-20 dengan variasi laju aliran volumetrik air laut 100
ljam. Titik 1. Kondisi Uap panas lanjut keluar evaporator
T
1
= 3,2 ºC h
1
= 248,62 kJkg P
1
= 0,3426 MPa Titik 2a. Kondisi Uap panas lanjut masuk kondensor
T
2
= 57,8 ºC h
2a
= 278,35 kJkg P
2
= 1,4803 MPa Titik 3. Kondisi cairan bawah dingin keluar kondensor
T
3
= 44,8 ºC h
3
= 113,44 kJkg P
3
= 1,2045 MPa
4 3
1 P
2a 2
h
commit to user Titik 4. Kondisi campuran uap dan cairan masuk evaporator
P
4
= 0,3978 MPa x
= 0,3218 h
4
= h
3
= 113,44 kJkg COP
aktual
=
1 2
3 2
h h
h h
a a
- -
=
62 ,
248 35
, 278
44 ,
113 35
, 278
- -
=
73 ,
29 92
, 164
= 5,5478
Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel COP
aktual
secara keseluruhan untuk variasi water storage volume 100 l
sebagai berikut:
Tabel 4.3. COP
aktual
untuk variasi laju aliran volumetrik air laut 100 ljam.
Waktu Enthalpi kJkg
h
1
- h
4
h
2a
-h
1
h
2a
-h
3
COP menit
h
1
h
2a
h
3
h
4
kJkg kJkg
kJkg
20 248,62 278,35 113,44 113,44 135,19
29,73 164,92
55,478 40
248,62 278,78 113,44 113,44 135,19 30,16
165,35 54,824
60 249,19 278,39 113,74 113,74 135,45
29,21 164,65
56,379 80
249,00 278,61 113,74 113,74 135,26 29,61
164,87 55,677
100 249,19 278,35 113,44 113,44 135,75
29,16 164,92
56,553 120
249,19 278,35 113,44 113,44 135,75 29,16
164,92 56,553
140 249,19 278,61 114,05 114,05 135,14
29,42 164,57
55,931 160
248,81 278,61 112,67 112,67 136,14 29,80
165,94 55,680
180 248,81 278,39 112,67 112,67 136,14
29,58 165,72
56,017
Tabel 4.4. COP
aktual
seluruh variasi laju aliran volumetrik air laut
waktu COP hp
menit 100
L1jam 150
Ljam 200
Ljam 250
Ljam
20 5,5478
5,2962 5,2601
5,384 40
5,4824 5,1733
5,2656 5,4137
60 5,6379
5,3729 5,195
5,291 80
5,5677 5,3182
5,3145 5,2299
100 5,6553
5,3182 5,3666
5,2714 120
5,6553 5,373
5,3732 5,2213
140 5,5931
5,373 5,3871
5,328 160
5,568 5,3887
5,367 5,4001
180 5,6017
5,2962 5,348
5,2157
commit to user
4.1.5. Perhitungan volume air tawar yang dihasilkan
Sesuai dengan persamaan 2.3. maka: ¦ =
¦ - dt dimana:
¦ = laju air yang dihasilkan selama proses kgjam ¦ = laju aliran massa udara kgs
= rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator kgkg = rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator kgkg
t = periode jamhari Data pengujian menit ke 20 variasi laju aliran volumetrik air laut 100 ljam
Sebelum dehumidifier T
db
= 33.2 ºC w
= 26.9838 gkg T
wb
= 30.5 ºC ρ = 1.104 kg¦
Sesudah dehumidifier T
db
= 21 ºC w
= 14.3336 gkg T
wb
= 20 ºC Kecepatan udara dalam duct
V= 0.156318 ms Luas penampang duct
A= 0.156 ¦
Densitas air laut ρ = 1041 kg¦
Sehingga: ¦ = ρ.V.A
= 1.104 kg ¦ . 0.156318 ms. 0.156 ¦
= 0.02692 kgs Volume air yang dihasilkan selama 20 menit pertama variasi laju aliran
volumetrik air laut 100 ljam: ¦ =
¦ - dt = 0,02692 kgs. 26,9838 gkg-14,3336 gkg .1200 s
= 408,678 g = 0,408678 kg
commit to user v
= ¦ ρ
= 0,408678 kg1041 kg ¦
= 3,925821 . 10 ¦
= 392,58 ml Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel volume air tawar
yang dihasilkan secara keseluruhan untuk variasi laju aliran volumetrik air laut 100 ljam:
Tabel 4.5. Volume air tawar yang dihasilkan untuk laju aliran volumetrik
air laut 100 ljam
waktu Sebelum
Dehumidifier Sesudah
Dehumidifier menit
win ρ
w out V
A ∆w
gkg kgm3
gkg ms
m2 gkg
20 26,9838
1,104 14,3356
0,156318 0,156
12,6482 40
27,6223 1,103
14,3356 0,156318
0,156 13,2867
60 27,0706
1,105 15,0205
0,156318 0,156
12,0501 80
26,9404 1,104
15,0205 0,156318
0,156 11,9199
100 26,6497
1,106 14,4198
0,156318 0,156
12,2299 120
26,563 1,105
15,0205 0,156318
0,156 11,5425
140 26,6497
1,106 14,8291
0,156318 0,156
11,8206 160
27,6223 1,103
14,8291 0,156318
0,156 12,7932
180 27,6223
1,103 15,0205
0,156318 0,156
12,6018
Volume air tawar hasil perhitungan
ml
392,52 411,96
374,29 369,92
380,22 358,53
367,50 396,66
390,73
commit to user
Tabel 4.6. Volume air tawar hasil perhitungan untuk seluruh laju aliran
volumetrik air laut
waktu Akumulasi Produksi air tawar ml
menit 100
ljam 150
ljam 200
ljam 250
ljam
20 392,52
407,55 434,86
451,99 40
411,96 403,98
444,53 503,41
60 374,29
420,74 438,36
502,05 80
369,92 422,94
443,47 512,56
100 380,22
422,23 434,34
523,03 120
358,53 433,15
438,98 510,72
140 367,50
422,89 442,88
502,05 160
396,66 407,73
432,95 511,89
180 390,73
422,23 434,14
504,09
4.2. Analisis Data a. Pengaruh variasi laju aliran volumetrik air laut terhadap volume air
Kategori