commit to user
30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas dan Termodinamika, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret.
3.2. Bahan Penelitian
a. Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigeran HFC 134-a Klea.
Gambar 3.1 Refrigeran HFC 134-a
b. Air laut
Tabel 3.1 Hasil pengujian kadar garam air laut No Parameter Satuan
Hasil Analisis
Ketidakpastian Metode
1 Kadar NaCl ppm
31.342 0,0007
SNI 06-6989.
19-2004
3.3. Alat Penelitian
Sistem desalinasi air laut berbasis pompa kalor terdiri atas:
Kompresor torak reciprocating compressor
Evaporator
Kondensor
Katup ekspansi Thermal Expansion Valve
Receiver dryer
Pressure gauge suction maupun discharge
Motor listrik 3 phase, 3 HP
Tangki penampungan air laut
commit to user
31
Fan
Rotameter air
Flowmeter refrigeran
Penampung air tawar
Power Supply Switching
Pompa sentrifugal
Thermostat
Relay atau kontaktor
Pemanas udara
Termokopel
Sprinkler
Gambar 3.2 Skema unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan humidifikasi dan dehumidifikasi
Keterangan gambar : 1.
Pemanas udara 5. Kompresor
9. Penampung air laut 2.
Fan aksial 6. Kondensor
10. Penampung air tawar 3.
Humidifier 7. Katup ekspansi
11. Sprinkler 4.
EvaporatorDehumidifier 8.Pompa sentrifugal 12.
Bak air
laut
Aliran Refrigeran Aliran Air laut
Aliran Udara
commit to user
32
Gambar 3.3 Gambar 3D unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi
Gambar 3.4 Unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi
commit to user
33 Spesifikasi komponen :
a. Kompresor Kompresor berfungsi mengalirkan uap panas lanjut refrigeran serta
menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan evaporasi ke tekanan kondensasi. Kompresor yang dipakai dalam penelitian ini adalah merk Nippon Denso tipe
torak 2 silinder.
Gambar 3.5 Kompresor
b. Kondensor Kondensor digunakan untuk mendinginkan dan menyerap panas dari gas
refrigeran yang telah ditekan oleh kompresor hingga bertemperatur dan bertekanan tinggi, sehingga mengubah gas menjadi cair kembali. Kondensor pada
penelitian ini adalah kondensor AC mobil dengan dimensi panjang 58 cm, lebar 36 cm dan tebal 1,5 cm.
Gambar 3.6 Kondensor
c. Receiver dryer Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan atau
menampung sementara cairan refrigeran untuk kemudian mensuplainya sesuai dengan beban pendinginan. Dryer dan filter di dalam receiver akan menyerap air
dan kotoran yang ada di dalam refrigeran.
commit to user
34
Gambar 3.7 Receiver dryer
d. Katup ekspansi Expansion Valve Katup ekspansi akan mengatur jumlah aliran refrigeran yang diuapkan di
evaporator dan memastikan bahwa refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut superheated yang keluar evaporator.
Gambar 3.8 Katup ekspansi
e. Evaporator Fungsi dari sebuah evaporator adalah untuk menyediakan sebuah luasan
permukaan yang besar untuk mengijinkan udara hangat mengalir melaluinya melepaskan energi panasnya ke refrigeran yang berada di dalam evaporator dan
mendinginkan udara. Evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah tipe window 2 PK berjumlah 2 buah yang di pasang secara paralel.
Gambar 3.9 Evaporator
commit to user
35
f. Humidifier Humidifier berfungsi sebagai tempat terjadinya proses humidifikasi antara
air laut dengan udara. Humidifier yang digunakan terbuat dari aluminium dengan dimensi panjang 30 cm, lebar 37 cm, tinggi 35 cm yang disusun secara sejajar
sebanyak 72 buah dengan jarak antar plat 5 mm dan sudut elevasi 45 tiap
gelombangnya.
Gambar 3.10 Humidifier
g. Dehumidifier Dehumidifier berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengembunan.
Dehumidifier pada penelitian ini adalah evaporator pada pompa kalor yang berjumlah 2 buah.
Gambar 3.11 Dehumidifier
h. Sprinkler Sprinkler
digunakan untuk menyemburkan air laut berbentuk kabut di atas
humidifier sehingga luas permukaan kontak antara air laut dan udara panas menjadi lebih besar. Sprinkler pada penelitian ini berjumlah 5 buah yang dipasang
di atas humidifier, disusun membentuk persegi dengan jarak antar sprinkler 16,5
cm.
commit to user
36
Gambar 3.12 Sprinkler
i. Motor listrik 3 HP Motor listrik 3 HP ini digunakan untuk menggerakkan kompresor.
Gambar 3.13 Motor listrik 3 HP
j. Pressure gauge Pressure gauge ini untuk mengetahui tekanan pada kompresor, kondensor,
dan evaporator.
Gambar 3.14 Pressure gauge
k. Fan Fan ini digunakan untuk mengalirkan udara dalam unit desalinasi. Pada
penelitian ini digunakan fan tipe aksial.
commit to user
37
Gambar 3.15 Fan axial
l. Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal digunakan untuk memompa air laut dari bak penampung
air laut menuju ke sprinkler melalui selang penghubung. Pompa ini sekaligus
memberikan tekanan penyemprotan dari sprinkler.
Gambar 3.16 Pompa sentrifugal Tabel 3.2 Spesifikasi pompa MOSWELL Model 125C
Voltase Frekuensi 220V 50Hz
Output 100W Total Head
31 m Max. Capacity
34 Lm Max. Suction Head
9 m Size 1”
x 1”
m. Rotameter air Rotameter digunakan untuk mengukur debit dari aliran air laut. Rotameter
diletakkan antara pompa air laut dengan sprinkler sehingga debit air laut yang masuk ke dalam unit dapat diatur.
commit to user
38
Gambar 3.17 Rotameter air laut
n. Flowmeter refrigeran
Flowmeter digunakan untuk mengukur debit dari aliran refrigeran.
Flowmeter diletakkan di antara receiver dan katup ekspansi dengan tujuan agar refrigeran yang mengalir adalah dalam fase cair jenuh. Data yang diperoleh harus
dikalibrasi dengan Flowmeter Calibration Data, yang tercantum dalam lampiran. Flowmeter yang digunakan adalah Variable Area Glass Flowmeter Dwyer
tipe VA20440 dengan spesifikasi: •
Service : Compatible gases or liquid
• Flowtube
: Borosilicate glass •
Floats : Stainless steeel
• End fittings
: Anodized Alumunium •
O-rings : Fluoroelastomer
• Connections
: Two 18 ” female NPT •
Temperature limits : 121
o
C •
Accuracy : + 2
• Repeatability
: + 0,25 full scale •
Mounting : vertical
•
Gambar 3.18 Flowmeter refrigeran
o. Pemanas udara Pemanas udara digunakan untuk menjaga temperatur udara dalam saluran
duct konstan yang terhubung dengan kontaktor.
commit to user
39
Gambar 3.19 Pemanas udara
p. Termokopel Termokopel ini digunakan untuk mengukur temperatur refrigeran di dalam
sistem refrigerasi. Termokopel yang digunakan dalam penelitian ini adalah termokopel tipe T dengan paduan dari copper dan constantan dengan range
temperatur pengukurannya -200 C sampai 350
C. Termokopel ini memiliki ketelitian sampai + 0,03
C dengan sensitifitas ∼43 µV
C dan diameter 1 mm.
Gambar 3.20 Termokopel tipe T
Gambar 3.21 Pemasangan termokopel tipe T pada pipa
q Display termokopelthermocouple reader Alat ini digunakan untuk menunjukkan temperatur yang diukur oleh sensor
termokopel.
commit to user
40
Gambar 3.22 Display termokopel
r. Thermostat Thermostat digunakan untuk mengatur temperatur air laut feed water yang
masuk ke humidifier dan menjaganya dalam kondisi konstan.
Gambar 3.23 Thermostat
s. Relay atau kontaktor Relay atau kontaktor dihubungkan ke thermocouple reader untuk memutus
arus pada pemanas air elektrik.
Gambar 3.24 Relay atau kontaktor
t. Termometer Termometer yang digunakan dalam penelitian ini adalah termometer digital
untuk mengukur temperatur ruangan.
commit to user
u t
v t
b u.Termomet
Term temperatur b
v.Power Su Digun
tegangan 22 10A DC –
berjumlah 2 ter bola basa
mometer bol bola basah u
upply Switch nakan sebaga
20 V – 240 V 50A DC.
buah denga
Gam Gambar 3.2
ah a basah dal
dara di dalam
Gambar 3.26
hing Circuit ai pensuplai
V, output te Pada penel
an output aru
mbar 3.27 Pow 25 Termomet
lam penelitia m duct.
6 Termometer
i arus listrik egangan dan
litian ini Sw us 40A DC d
wer supply sw ter digital
an ini digun
r bola basah
k ke unit de arus yang d
witching Ci dan 22A DC.
witching circu
nakan untuk
esalinasi dim dihasilkan 1
ircuit yang .
uit 41
k membaca
mana input 2 – 13.8V,
digunakan
commit to user
42
w. Timbangan digital digital scale Timbangan digital ini digunakan untuk menimbang massa dari air tawar
yang telah dihasilkan dan massa refrigeran.
Gambar 3.28. Timbangan digital
x. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengetahui berapa lamanya waktu yang
diperlukan unit desalinasi dalam menghasilkan air tawar fresh water.
Gambar 3.29 Stopwatch
y. Gelas Ukur Gelas ukur digunakan untuk menampung jumlah air tawar fresh water
yang dihasilkan oleh unit desalinasi pada selang waktu tertentu.
Gambar 3.30 Gelas ukur
commit to user
43
z. Pemanas air elektrik Electric Water Heater Pemanas ini digunakan untuk memanaskan air laut dalam bak penampung.
Pemanas yang digunakan berjumlah 7 buah dengan daya 1000 W dan 500 W.
Gambar 3.31 Pemanas air elektrik electric water heater
aa. Bak penampung air laut Digunakan untuk menampung air laut.
Gambar 3.32 Bak penampung air laut
bb. Bak penampung air tawar fresh water Digunakan untuk menampung air tawar fresh water yang telah dihasilkan
kemudian dialirkan ke gelas ukur.
Gambar 3.33 Bak penampung air tawar fresh water
commit to user
44
3.4 Peralatan pendukung dalam unit desalinasi