PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER

  

PROSES ADSORBSI PADA

PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF

MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  

BERNADUS DAVID WIJAYA

NIM : 095214045

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

  

ADSORBTION PROCESS

USING METHANOL-ACTIVATED CARBON

WITH 2.4 LITRES HORIZONTAL EVAPORATOR

FINAL PROJECT

  As partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree Mechanical Engineering Study Program

  Mechanical Engineering Department by

  

BERNADUS DAVID WIJAYA

Student Number : 095214045

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta,15 Desember 2010 (Bernadus David Wijaya)

  

ABSTRAK

  Kebutuhan akan sistem pendingin di negara-negara berkembang seperti Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil dirasakan semakin meningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk pengawetan/penyimpanan bahan makanan atau vaksin imunisasi. Kebanyakan sistem pendinginan yang ada saat ini bekerja dengan sistem kompresi uap menggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik. Namun pemasangan jaringan listrik belum mencakup semua daerah hingga pelosok-pelosok, oleh karena itu sistem pendingin sederhana yang bekerja tanpa energi listrik merupakan alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan sistem pendingin di daerah seperti ini, selain itu refrijeran sintetik mempunyai dampak negatif pada lingkungan. Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Metanol dan karbon aktif bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif terhadap lingkungan tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin adsorbsi sederhana dengan refrijeran metanol dan mengetahui COP dan suhu pendinginan yang dapat dihasilkan.

  Alat penelitian terdiri dari generator (juga sebagai absorber) dan evaporator (juga sebagai kondensor). Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel 304. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah suhu generator (T ), suhu evaporator (T ), suhu lingkungan (T ), tekanan sistem

  gen eva lingk

  (P), waktu pencatatan data (t). Untuk pengukuran suhu digunakan termokopel dan untuk pengukuran tekanan digunakan manometer. Variabel yang divariasikan adalah volume metanol, kondisi awal keran penghubung, volume dan bentuk generator dan jumlah karbon aktif dan diamati pengaruhnya terhadap penurunan temperatur evaporator serta unjuk kerja yang dapat dihasilkan.

  Hasil penelitian menunjukkan suhu evaporator terendah yang bisa

  o

  dihasilkan adalah 11 C pada variasi 300 ml metanol menggunakan generator vertikal kapasitas 16 kg dan jumlah karbon aktif 4 kg. Sedangkan COP tertinggi yang dihasilkan adalah 0.97 yaitu pada variasi 100 ml metanol menggunakan generator horisontal kapasitas 1 kg dan jumlah karbon aktif 4 kg.

  LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Bernadus David Wijaya Nomor Mahasiswa : 095214045 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 15 Desember 2010 Yang menyatakan (Bernadus David Wijaya)

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-Nya yang selalu mendampingi selama Tugas Akhir dan yang telah memberikan kemudahaan, kekuatan dan petunjuk kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini dengan judul

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER

  Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, bimbingan, dan dorongan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Ucapan terima kasih yang tulus penulis ucapkan kepada:

  1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., Dosen pembimbing Tugas Akhir.

  4. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., Dosen pembimbing akademik.

  5. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai, memberikan doa restu, dukungan semangat, rasa kasih sayang, serta memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  6. Christina Aprilliani Paskalin, yang telah memberikan dukungan dan semangat

  7. Rekan sekelompok penulis yaitu Puraditya Bayu Suhadiyono, Anang Tias Brigita dan Setiawan Hatmaji, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

  8. Semua pihak yang telah membantu penyusun dalam pelaksanaan dan kelancaran Tugas Akhir yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis tetap mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan sempurnanya laporan ini. Semoga isi laporan ini bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

  Yogyakarta, 15 Desember 2010 Penulis

DAFTAR ISI

  

HALAMAN JUDUL ……………………………………….…………………. i

  .................................…………………………………………… ii

TITLE PAGE

  

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………… iv

  ……………………………………………………………….. v

  PERNYATAAN

ABSTRAK …………………………………………………………………….. vi

  ................................................ vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

  

KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. x

  …………………………………………………………. xii

  DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL …………………………………………………………….. xiv

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ……………………………………………………………

  1 1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………….

  2 1.3 Tujuan Penelitian ………………………………………………………..

  3 1.4 Manfaat Penelitian …………………………………………………….

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  BAB III METODE 3.1 Peralatan Penalitian .............................……………………………..........

  10 3.2 Variabel yang Diukur ..........................…………………………….........

  13 3.3 Variabel yang Divariasikan ...........................…………………………….

  14 3.4 Langkah Penelitian ........................................…………………………….

  15 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian .............................................…………………………….

  17 4.2 Pembahasan Proses Adsorbsi..........................…………………………….

  26 4.3 Pembahasan Proses Desorbsi..........................…………………………….

  33 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .....……..........................…………………………………...

  56

  5.2 Saran …………………………………………….………………………

  57 DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………….

  58 LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus pendinginan adsorbsi ..............................................… 4Gambar 2.2 Sistem pendingin adsorbsi kontinyu ..................................…. 7Gambar 3.1 Skema alat pendingin adsorbsi dengan tabung generator vertikal ................................………...................................... 10Gambar 3.2 Skema alat pendingin adsorbsi dengan tabung generator horisontal .............................…….......................................... 11Gambar 3.3 Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal ..…..................................... 12Gambar 3.4 Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horisontal …................................. 13Gambar 4.1 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml

  metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ...................

  26 Gambar 4.2 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ....................

  27 Gambar 4.3 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ....................

  28 Gambar 4.4 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka .....................

  29

Gambar 4.6 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml

  metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ...................

  30 Gambar 4.7 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml ………………………………………………………

  30 Gambar 4.8 Perbandingan temperatur evaporator (T ) pada proses

  eva

  adsorbsi dengan variasi kondisi awal keran katup penghubung ditutup dan dibuka …....................................

  31 Gambar 4.9 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi dengan variasi tabung generator horizontal dan vertikal .........................................................................

  32 Gambar 4.10 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg ...

  32 Gambar 4.11 Perbandingan unjuk kerja dari semua variasi .....................

  33 Gambar 4.12 Perbandingan temperatur evaporator (T ) pada proses

  eva

  adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat ......................................................

  47 Gambar 4.13 Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat ............................................................

  48 Gambar 4.14 Bagan penelitian proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi- adsorbsi….......................................................................

  53

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan

  kondisi awal keran katup penghubung ditutup ...................

  17 Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ……………..

  18 Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ...................

  19 Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka ....................

  22 Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ....................

  24 Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ....................

  25 Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ………..……

  34 Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ....................

  38 Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100

Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol- karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator

  vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup …………………………...

  44 Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ...................

  45

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

  Kebutuhan akan sistem pendingin di negara-negara berkembang seperti Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil dirasakan semakin meningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk pengawetan/penyimpanan bahan makanan, hasil panen, hasil perikanan atau vaksin imunisasi masal untuk mengontrol wabah penyakit dan keperluan lainnya. Namun kebanyakan sistem pendinginan yang tersedia saat ini bekerja dengan sistem kompresi uap yang membutuhkan energi listrik dan menggunakan refrijeran sintetik seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Masalah yang menghambat penggunaan sistem pendingin kompresi uap adalah pemasangan jaringan listrik yang belum merata hingga mencakup daerah-daerah terpencil, sehingga diperlukan sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa adanya jaringan listrik sebagai alternatif pemecahan masalah. Selain itu refrijeran sintetik bersifat tidak ramah lingkungan karena dapat merusak lapisan ozon dan mennyebabkan pemanasan global.

  Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi

  2 Sumber energi panas yang digunakan dapat berasal dari banyak sumber. Sebagai contoh pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi. Namun dapat juga memanfaatkan panas dari buangan proses industri, biogas, biomassa atau dari energi alam seperti energi surya dan panas bumi. Metanol bukan merupakan refrijeran sintetik. Resiko yang ditimbulkan sistem pendingin adsorbsi metanol- karbon aktif jauh lebih kecil daripada sistem pendingin kompresi uap.

  Desain pendingin energi panas yang cocok digunakan di negara-negara berkembang harus dibuat dalam bentuk sederhana agar dalam pengoperasian dan

perawatannya mudah, sehingga dapat dibuat dan diperbaiki oleh industri lokal.

1.2 RUMUSAN MASALAH

  Temperatur terendah yang dapat dicapai tergantung pada jenis karbon aktif yang digunakan, perbandingan jumlah methanol dan karbon aktif yang digunakan, dan konstruksi dari tabung generator dan evaporator. Unjuk kerja pendingin tergantung pada unjuk kerja evaporator dan generator. Unjuk kerja generator tergantung pada kemampuan karbon aktif melakukan penyerapan terhadap gas metanol (pada proses pendinginan). Penelitian ini menggunakan generator yang berfungsi sebagai absorber. Pada penelitian ini yang dijadikan sebagai variasi adalah volume methanol yang digunakan, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal kran penghubung antara

  3 variasi yang dilakukan, akan diamati bagaimana pengaruhnya terhadap temperatur pendinginan dan unjuk kerja yang dapat dihasilkan.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

  Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu :

  a. Membuat model pendingin adsorbsi yang sederhana dengan menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan industri lokal.

  b. Mengetahui koefisien unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan.

  c. Mengetahui kemampuan karbon aktif dan metanol yang dijual di Indonesia untuk digunakan pada sistem pendingin adsorber.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

  Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini : a. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem absorbsi.

  b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pendingin absorbsi yang dapat diterima masyarakat/industri sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

  Pada umumnya pendingin adsorbsi terdiri dari 4 (empat) bagian utama yaitu: (1) adsorber, (2) generator, (3) kondensor dan (4) evaporator.

  Model pendingin adsorbsi yang dibuat pada penelitian ini terdiri dari dua komponen utama, karena komponen kondensor disatukan dengan evaporator, dan komponen absorber disatukan dengan generator. ₃

  3 ₄

  3 Gambar 2.1. Siklus pendinginan adsorbsi

  Siklus pendinginan adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan) refrijeran (metanol) oleh absorber (karbon aktif) dan proses pelepasan refrijeran dari absorber (proses desorbsi). Proses adsorbsi dan desorbsi berlangsung pada adsorber (pada penelitian ini terjadi pada generator). seperti panas bumi dan energi surya. Pada penelitian ini menggunakan pemanas listrik dengan kapasitas 400W yang dapat diatur dayanya dan dua buah heater dengan kapasitas tiap heater sebesar 500W sebagai sumber panas.

  Proses yang terjadi pada alat jika menggunakan metanol sebagai refrijeran dan karbon aktif sebagai adsorber adalah seperti berikut, Tabung evaporator yang berisi campuran uap metanol dan metanol cair diletakkan di dalam kotak pendingin yang berbahan isolator. Di dalam kotak pendingin tersebut diletakkan bahan-bahan yang akan didinginkan/diawetkan. Tabung generator yang berisi karbon aktif diletakkan diluar kotak pendingin. Karbon aktif akan menyerap uap metanol dari tabung evaporator (proses adsorbsi). Saat uap metanol terserap karbon aktif, maka tekanan sistem akan turun sehingga menyebabkan cairan metanol di dalam tabung evaporator berubah fase menjadi uap. Proses perubahan fase menjadi uap metanol tersebut membutuhkan kalor, maka metanol cair akan mengambil kalor dari lingkungan sekitarnya yaitu bahan-bahan yang ada di dalam kotak pendingin. Proses adsorbsi ini akan terus berlanjut hingga karbon aktif sudah tidak mampu lagi menyerap uap metanol (jenuh) dan atau uap metanol di dalam tabung evaporator sudah habis terserap yang ditandai tekanan sistem yang menjadi rendah mendekati -1 bar atau dengan cara lain yaitu keran penghubung antara tabung evaporator dan tabung generator ditutup. Proses selanjutnya adalah memanasi tabung generator dengan sumber panas. Energi metanol akan keluar dari karbon aktif dan mengalir ke tabung evaporator. Kemudian uap metanol akan mengembun metanol cair di dalam tabung evaporator, hal ini dikarenakan temperatur di dalam tabung evaporator lebih rendah dari tabung generator. Proses pelepasan uap metanol dari karbon aktif ini disebut proses desorbsi. Pada saat proses desorbsi berlangsung tidak ada proses pendinginan yang terjadi. Proses ini akan berlangsung hingga semua uap metanol terlepas dari karbon aktif. Hal ini ditandai dengan tekanan sistem yang naik hingga tekanan semula (tekanan sebelum diadsorbsi). Proses adsorbsi dapat dilakukan kembali setelah temperatur karbon aktif turun hingga temperatur semula. Proses pendinginan ini disebut proses pendinginan secara

  

intermitten , karena proses pendinginan tidak berlangsung secara terus-

menerus atau kontinyu.

  Unjuk kerja pada pendingin adsorbsi secara umum dinyatakan dengan koefisien unjuk kerja (COP) dan dapat dihitung dengan persamaan yang dianalogikan dengan persamaan untuk mencari COP pada sistem pendingin adsorbsi kontinyu.

  Persamaan pendingin adsorbsi kontinyu dikutip dari buku “Refrigerator and Air Conditioning” oleh Manohar Prasad:

  Tg Ta Te

−

  COP

= ×

  Tg Ta − Te T g : Suhu generator pada saat proses desorbsi (K) T : Suhu evaporator pada saat proses adsorbsi (K)

  e

  T a : Suhu adsorber pada saat proses desorbsi (K)

Gambar 2.2. Sistem pendingin adsorbsi kontinyu

  Pada Gambar 2.2 dapat dilihat bahwa temperatur kondensor sama dengan temperatur adsorber. Kemudian untuk pendingin adsorbsi metanol - karbon aktif ini bagian kondensor dan evaporator dijadikan satu, sehingga temperatur kondensor sama dengan temperatur evaporator.

  Penganalogian persamaan untuk sistem pendingin adsorbsi metanol

• – karbon aktif dari persamaan untuk sistem pendingin adsorbsi kontinyu: T generator = T adsorber

  T generator = T evaporator

  Tg Ta Te −

  COP = ×

  Tg Ta Te −

  Tg Ta Te −

  COP = ×

  Tg Tg Ta −

  Teva COP =

  (1)

  Tgen

  Keterangan: COP : Koefisien unjuk kerja T gen : Suhu generator (K) T : Suhu evaporator (K)

  eva

2.2 PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN

  Beberapa penelitian pendingin adsorpsi menggunakan zeolit-air dengan energi surya yang pernah dilakukan diantaranya oleh Hinotani (1983) mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorpsi surya menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur pemanasan

  O

  160 C atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin adsorpsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar surya menggunakan zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor berpendingin udara mendapatkan COP yang rendah sebesar 0,054 modifikasi yang dilakukan dengan memvakumkan sistem dan penggunaan reflektor datar tidak banyak menaikkan harga COP. Kreussler (1999) melakukan penelitian

  O

  dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150 C didapatkan energi pendinginan sebesar 250 kJ per kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125 L

  2

  dapat didinginkan menggunakan kolektor seluas 3 m . Ramos (2003) mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan menggunakan kolektor parabola secara terpisah dari sistem pendingin sehingga setiap kali diperlukan proses pemvakuman. Sistem yang dipakai Ramos tidak menggunakan kondensor, Ramos juga mendapatkan kapasitas adsorpsi zeolit mencapai optimal dengan

  O

  pemanasan tabung zeolit sebesar 250

  C. Penelitian-penelitian tersebut menggunakkan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan Perancis.

BAB III METODE

3.1 PERALATAN PENELITIAN

  Alat yang dibuat terdiri dari beberapa bagian yang bisa dirangkai menjadi satu. Skema alat yang dibuat ditunjukan pada Gambar 3.1. dan

Gambar 3.2. dibawah ini.Gambar 3.1. Skema alat pendingin absorbsi dengan tabung generator vertikal

  Keterangan :

  3. Manometer 4. Tabung untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.

  Untuk menghubungkan dengan pompa vakum ketika alat akan divakum, tabung ini dapat diganti pentil.

  5. Keran

  6. Tabung Evaporator

Gambar 3.2. Skema alat pendingin absorbsi dengan tabung generator horisontal

  Keterangan :

  1. Tabung generator horisontal dengan kapasitas 1 kg

  4. Tabung untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.

  Untuk menghubungkan dengan pompa vakum ketika alat akan divakum, tabung ini dapat diganti pentil.

  5. Keran

  6. Tabung Evaporator

Gambar 3.3. Ukuran model pendingin adsorbsi metanol- karbon aktif dengan generator vertikal.

  Alat pendingin ini dibuat dengan bahan stainless steel tipe 304. Dipilih tipe 304 karena tidak bereaksi terhadap metanol dan banyak dijual pengelasan alat menggunakan las argon. Pengerjaan ini dilakukan di bengkel lokal daerah Solo dan Yogyakarta.

Gambar 3.4. Ukuran model pendingin adsorbsi metanol- karbon aktif dengan generator horisontal.

  Karbon aktif yang digunakan berasal dari tempurung kelapa dengan tipe granulat. Metanol yang digunakan merupakan metanol yang biasa digunakan sebagai pelarut. Karbon aktif dan metanol ini didapat dari toko kimia daerah Solo dan Yogyakarta.

3.2 VARIABEL YANG DIUKUR

  1. Temperatur generator (T )

  gen

  4. Tekanan sistem (P)

  5. Waktu pencatatan data (t) Penelitian ini menggunakan termokopel untuk melakukan pengukuran temperatur dan menggunakan manometer untuk melakukan pengukuran terhadap tekanan sistem.

3.3 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN

  Pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi, variabel yang divariasikan antara lain:

  1. Volume metanol yang digunakan Volume metanol yang divariasikan ada tiga ukuran volume yaitu, 100 ml, 200 ml dan 300 ml.

  2. Kondisi awal keran penghubung Variasi kondisi awal keran penghubung yang dilakukan ada dua kondisi yaitu, kondisi awal keran penghubung langsung dibuka saat metanol dimasukkan dan kondisi awal keran penghubung tertutup dahulu kemudian dibuka setelah metanol dimasukkan.

  3. Volume dan bentuk tabung generator kapasitas 1 kg dan tabung kedua memiliki bentuk vertikal dengan kapasitas 16 kg.

  4. Jumlah karbon aktif yang digunakan Karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber divariasikan dengan jumlah 1 kg dan 4 kg.

  3.3 LANGKAH PENELITIAN 1. Langkah pertama alat disiapkan dan dirangkai seperti pada Gambar 3.1.

  dan Gambar 3.2.

  2. Memasukkan karbon aktif ke dalam tabung generator.

  3. Memasang termokopel pada tabung generator, tabung evaporator dan lingkungan sekitar alat.

  4. Memvakum alat menggunakan pompa vakum hingga tekanan -1bar.

  5. Mengisi tabung evaporator dengan metanol cair. Metanol cair yang digunakan adalah metanol yang dijual dipasaran.

  6. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi keran penghubung antara tabung generator dan tabung evaporator (kondisi keran langsung terbuka pada saat memasukkan metanol atau keran dibuka setelah metanol selesai dimasukkan ke dalam alat).

  7. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat perubahan

  8. Data yang dicatat adalah temperatur generator (T gen ), temperatur evaporator (T ), temperatur lingkungan sekitar (T ), tekanan sistem (P)

  eva lingk dan waktu pencatatan data (t).

  Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

  1. Hubungan temperatur di bagian-bagian yang perubahannya dicatat dengan waktu pencatatan data untuk semua variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.

  2. Hubungan tekanan sistem dengan suhu di evaporator untuk semua variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.

  3. Hubungan unjuk kerja alat dengan waktu pencatatan data untuk semua variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL PENELITIAN

Tabel 4.1 - Tabel 4.6 menunjukkan data-data hasil penelitian proses adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan beberapa variasi:Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal

  keran katup penghubung ditutup.

  Waktu (menit) Tekanan (Bar) T gen (⁰C) T

evap

  

(⁰C)

T lingk (⁰C) COP

• 0.8

  27 1 -0.85

  0.97 13 -0.85

  22

  30

  0.97 14 -0.85

  27

  21

  29

  27

  0.97 15 -0.85

  21

  29

  0.97 12 -0.85

  27

  21

  29

  0.97 11 -0.85

  27

  30

  21

  27

  26

  0.97

  27

  22

  30

  0.97 18 -0.85

  21

  22

  29

  0.97 17 -0.85

  27

  22

  30

  0.97 16 -0.85

  27

  27

  29

  27

  20

  0.97 5 -0.85

  27

  20

  29

  0.97 4 -0.85

  27

  29

  20

  0.98 3 -0.85

  27

  21

  28

  0.98 2 -0.85

  27

  21

  29

  27

  0.98 10 -0.85

  29

  27

  21

  27

  0.97 9 -0.85

  27

  21

  0.97 8 -0.85

  0.97 6 -0.85

  27

  21

  29

  0.97 7 -0.85

  27

  21

  30

  28

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal

  keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)

  Waktu Tekanan T T T COP gen evap lingk (menit) (Bar) (⁰C) (⁰C) (⁰C)

  21 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 22 -0.85

  29

  22

  27

  0.98 23 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 24 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 25 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 26 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 27 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 28 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 29 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 30 -0.85

  30

  22

  27

  0.97 COP Rata-rata

  0.97 Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml

  metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

  Waktu Tekanan T gen T evap T lingk COP (menit) (Bar) (⁰C) (⁰C) (⁰C)

• 0.8

  27

  27

  27 1 -0.92

  26

  19

  27

  0.98 2 -0.92

  26

  19

  27

  0.98 3 -0.92

  27

  19

  27

  0.97 4 -0.92

  27

  19

  27

  0.97 5 -0.92

  27

  19

  27

  0.97 6 -0.92

  27

  20

  27

  0.98 7 -0.92

  27

  20

  27

  0.98 8 -0.92

  28

  20

  27

  0.97 9 -0.92

  28

  20

  27

  0.97 10 -0.91

  28

  20

  27

  0.97 11 -0.91

  28

  21

  27

  0.98 12 -0.91

  28

  21

  27

  0.98 13 -0.91

  29

  21

  27

  0.97 14 -0.91

  29

  21

  27

  0.97 15 -0.91

  30

  21

  27

  0.97

  0.95

  19

  0.95 6 -0.9

  27

  19

  33

  0.95 5 -0.9

  27

  19

  33

  0.96 4 -0.9

  27

  32

  19

  0.97 3 -0.9

  27

  19

  29

  0.98 2 -0.9

  27

  21

  28

  27 1 -0.9

  27

  27

  34

  27

  metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

  35

  27

  19

  35

  0.95 12 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 11 -0.9

  27

  19

  0.95 10 -0.9

  0.95 7 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 9 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 8 -0.9

  27

  18

  34

  Waktu (menit) Tekanan (Bar) T gen (⁰C) T evap (⁰C) T lingk (⁰C) COP

  0.97 Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal

  22

  0.97 24 -0.9

  27

  22

  30

  0.97 23 -0.9

  27

  22

  30

  0.97 22 -0.9

  27

  30

  22

  0.97 21 -0.9

  27

  22

  30

  0.97 20 -0.9

  27

  22

  30

  19 -0.9

  Waktu (menit) Tekanan (Bar) T gen (⁰C) T evap (⁰C)

T

lingk (⁰C) COP

  keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)

  30

  27

  0.97 COP Rata-rata

  30

  27

  24

  32

  0.98 30 -0.9

  27

  24

  30

  0.97 29 -0.9

  27

  22

  0.97 28 -0.9

  0.97 25 -0.9

  27

  22

  30

  0.97 27 -0.9

  27

  22

  30

  0.97 26 -0.9

  27

  22

  30

• 0.8

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal

  27

  36

  0.94 39 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 38 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 37 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 36 -0.9

  19

  27

  36

  0.94 35 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 34 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 33 -0.9

  27

  18

  36

  0.94 32 -0.9

  19

  0.94 40 -0.9

  18

  36

  27

  19

  36

  0.94 47 -0.9

  27

  19

  36

  0.95 46 -0.9

  27

  19

  35

  0.94 45 -0.9

  27

  19

  0.94 44 -0.9

  36

  27

  19

  36

  0.94 43 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 42 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 41 -0.9

  28

  19

  27

  36

  keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)

  19

  0.95 22 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 21 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 20 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 19 -0.9

  27

  35

  19

  0.95 18 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 17 -0.9

  27

  19

  35

  0.95 16 -0.9

  27

  19

  35

  15 -0.9

  Waktu (menit) Tekanan (Bar) T gen (⁰C) T evap (⁰C) T lingk (⁰C) COP

  35

  28

  0.94 31 -0.9

  36

  27

  18

  36

  0.94 30 -0.9

  27

  18

  35

  0.94 29 -0.9

  27

  18

  35

  0.94 28 -0.9

  27

  19

  0.94 27 -0.9

  0.95 23 -0.9

  27

  35

  19

  27

  0.95 24 -0.9

  36

  18

  0.94 25 -0.9

  27

  35

  19

  27

  0.95 26 -0.9

  36

  19

  0.94

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal

  27

  36

  0.95 75 -0.9

  27

  20

  36

  0.94 74 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 73 -0.9

  27

  19

  36

  0.94 72 -0.9

  19

  27