Mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap mempergunakan pipa pencurah air dengan jarak antar lubang 8 mm

i

MESIN PENGHASIL AIR AKI DENGAN SISTEM KOMPRESI

UAP MEMPERGUNAKAN PIPA PENCURAH AIR DENGAN

JARAK ANTAR LUBANG 8 MM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik Mesin

Oleh

PUTU SUDARME NIM: 135214106

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

ii

ACCUMULATOR WATER PRODUCING MACHINE WITH

STEAM COMPRESSION SYSTEM USING WATER

DROPPING PIPE WITH 8 MM DISTANCE FOR HOLE

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the

Sarjana Teknik in Mechanical Engineering

By

PUTU SUDARME NIM: 135214106

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

v

vi

vii

ABSTRAK

Air aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan, baik itu mobil/motor. Semua kendaraan memerlukan air aki untuk dapat menghidupkan mesin motor/mobil (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin penghasil air aki (akuades) yang mempergunakan sistem kompresi uap dan mempergunakan pipa pencurah air. (b) Mengetahui karakteristik dari mesin kompresi uap yang dipergunakan di dalam mesin penghasil air aki yang meliputi COPaktual, COPideal, dan efisiensi., (c)

Mengetahui banyaknya air perjam yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki, untuk berbagai macam variasi Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin penghasil air aki bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin siklus kompresi uap adalah: kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan peralatan tambahan filter dengan fluida kerja R22a.

Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 185cm x 50cm x 77cm. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kondisi: (a) kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air, (b) kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air, (c) kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air, (d) kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air, dan (e) Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.

Mesin penghasil air aki berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Dengan rentang waktu 60 menit untuk kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air mampu menghasilkan air sebanyak 947 ml, 60 menit untuk kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1240 ml. 60 menit untuk kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1263 ml, 60 menit untuk kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1160 ml, 60 menit untuk kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1107 ml.

Kata Kunci: Mesin Penghasil Air Aki, Sistem Kompresi Uap, Psychrometric Chart.

viii

ABSTRACT

Distilled battery water is an important component in motor vehicle, be it car or motorcycle. Every motor vehicle needs distilled battery water to turn the engine on (trigerring current to start the dynamo). The objectives of this research are: (a) designing and assembling the machine that produces distilled water using steam compressor system and water pouring pipes, (b) identifying the characteristics of steam compressor machine used in the water distilling machine consisting of COPactual, COPideal, and its efficiency, (c) measuring the hourly production of water

– related researches were conducted in the laboratory of caloric movement of Engineering Study Program of Sanata Dharma University. The water distilling machine worked in steam compression cycle. The main components of the machine are compressor, condenser, capillary pipes, evaporator and additional filters of R22a work fluid.

The machine was assembled in the measurement of p x l x t : 185cm x 50cm x 77cm. The research was conducted in varied conditions: (a) the fan moved endlessly without any water poured from the pipes, (b) the fan moved endlessly and water poured from the pipes, (c) the fan moved consecutively and periodically (5 minutes on and 5 minutes off) and water was poured from the pipes, (d) the fan moved consecutively and periodically (10 minutes on and 10 minutes off), and (e) the fan moved consecutively and periodically (15 minutes on and 15 minutes off) and water was poured from the pipes.

The water distilling machine was successfully operational. For 60 minutes the fan moved endlessly without water poured from the pipes and the distilled water produced was 947 ml. For 60 minutes the fan moved endlessly with water poured from the pipes and the distilled water produced was 1240 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (5 minutes on and 5 minutes off) and the distilled water produced was 1263 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (10 minutes on and 10 minutes off) and the distilled water produced was 1160 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (15 minutes on and 15 minutes off) and the distilled water produced was 1107 ml.

Keywords: Water distilling machine, Steam compression system, Psychrometric chart

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan tepat pada waktunya.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Prodi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma untuk mendapat Gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin

Berkat bimbingan, nasihat, dan do’a yang diberikan oleh berbagai pihak akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan juga maksimal. Oleh karena itu dengan ketulusan dan kerendahan hati, penulis mengucapkan terimakasih sebesar - besarnya kepada:

1. Sudi mungkasi, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang telah memberikan petunjuk, pengarahan, dan saran selama penyusunan Skripsi ini.

3. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Wayan Putra, Wayan Kartini, selaku orang tua di Lampung yang telah memberi

motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual. 5. Sukarno selaku wali orang tua di Yogyakarta yang telah memberi motivasi dan

dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Batasan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Dasar Teori ... 5

2.1.1 Air Aki ... 5

2.1.2 Metode Metode Pembuatan Air Aki ... 6

2.1.3 Sistem Kompresi Uap ... 7

xii

2.1.3.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap ... 14

2.1.4 Psychrometric Chart ... 16

2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart ... 19

2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air 24 2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart 25 2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart ... 26

2.2 Tinjauan Pustaka ... 28

BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 31

3.1 Obyek Penelitian ... 31

3.2 Variasi Penelitian ... 32

3.3 Alur Pelaksanaan Penelitian ... 33

3.4 Alat dan Bahan Penelitian ... 33

3.4.1 Alat ... 34

3.4.2 Bahan ... 36

3.4.3 Komponen Pendukung ... 41

3.4.4 Alat Bantu dalam Penelitian ... 43

3.5 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki ... 45

3.5.1 Proses mengisikan Refrigeran ... 49

3.5.2 Skematik Pengambilan Data ... 51

3.5.3 Langkah-langkah Pengambilan Data ... 53

3.5.4 Cara Menganalisis Hasil Data dan Menampilkan Hasil Data ..54

3.5.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 55

BAB IV DATA PENELITIAN, HASIL PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN………56

4.1 Data Hasil Penelitian ... 56

xiii

4.2.1 P-h diagram ... 59

4.2.2 Perhitungan pada P-h diagram ... 62

4.2.3 Analisis Pada Psychrometric Chart ... 66

4.2.3.1 Perhitungan Pada Psychrometric Chart ... 68

4.3 Pembahasan ... 71

4.3.1 Pengaruh Penambahan Pipa Pemancur Air Dan ………..75

Perlakuan Fan Terhadap Kinerja Mesin Siklus Kompresi Uap 4.3.1 Pengaruh Pipa Pemancur Air Dan Kerja Fan Terhadap Penambahan Kadar Uap Air ... 76

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 80

5.2 Kesimpulan... 80

5.2 Saran ... 81

DAFTAR PUSTAKA ... 82

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap ... 8

Gambar 2.2 Proses kompresi uap pada Diagram P-h ... 8

Gambar 2.3 Proses kompresi uap pada Diagram T-s ... 9

Gambar 2.4 Kompresor ... 12

Gambar 2.5 Kondensor ... 12

Gambar 2.6 Evaporator ... 13

Gambar 2.7 Pipa Kapiler ... 13

Gambar 2.8 Psychromtric Chart ... 17

Gambar 2.9 Proses-proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart ... 19

Gambar 2.10 Proses Cooling and Dehumidity ... 20

Gambar 2.11 Proses Heating ... 21

Gambar 2.12 Proses Evaporative Cooling ... 21

Gambar 2.13 Proses Cooling ... 22

Gambar 2.14 Proses Humidifying ... 22

Gambar 2.15Proses Dehumidifying ... 23

Gambar 2.16 Proses Heating and Dehumidifying ... 23

Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying ... 24

Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki ... 25

xv

Gambar 3.1 Skematik mesin penghasil air aki ... 31

Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian. ... 33

Gambar 3.3 Papan Dan Triplek ... 37

Gambar 3.4 Kompresor ... 37

Gambar 3.5 Kondensor ... 38

Gambar 3.6 Evaporator ... 39

Gambar 3.7 Pipa Kapiler ... 39

Gambar 3.8 Filter ... 40

Gambar 3.9 Refrigeran ... 40

Gambar 3.10 Kipas angin outdoor ac dan kipas angin dinding ... 41

Gambar 3.11 Pressure Gauge ... 41

Gambar 3.12 Pipa PVC ... 42

Gambar 3.13 Elbow (Kiri) dan Tee (Kanan) ... 42

Gambar 3.14 Pompa air dalam sistem pencurah air. ... 43

Gambar 3.15 Termokopel dan penampil suhu digital... 44

Gambar 3.16 Hygrometer ... 44

Gambar 3.17 Stopwatch ... 45

Gambar 3.18 Gelas ukur ... 45

Gambar 3.19 Merancang pipa zigzag pencurah air ... 46

Gambar 3.20 Skematik rancangan pipa pencurah air ... 46

Gambar 3.21 Pemasangan komponen pressure gauge ... 47

Gambar 3.22 Pemotongan papan triplek ... 47

xvi

Gambar 3.24 Proses pengecatan ... 48

Gambar 3.25 Proses pengisian refrigeran ... 50

Gambar 3.26 Skematik pengambilan data ... 51

Gambar 4.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 59

Gambar 4.2 Psychrometric Chart dengan variasi kondisi kipas on………...66

selama satu jam menggunakan pancuran air. Gambar 4.3 Perbandingan Win (kJ/kg) 5 variasi ... 72

Gambar 4.4 Perbandingan Qout (kJ/kg) 5 variasi ... 72

Gambar 4.5 Perbandingan Qin (kJ/kg) 5 variasi ... 73

Gambar 4.6 Perbandingan COPaktual 5 variasi ... 73

Gambar 4.7 Perbandingan COPideal 5 variasi ... 74

Gambar 4.8 Perbandingan Efisiensi (%) 5 variasi ... 74

Gambar 4.9 Perbandingan Δw (kgair/kgudara) 5 variasi ... 77

Gambar 4.10 Perbandingan rata-rata air yang dihasilkan untuk lima variasi ... 78

Lampiran. ... 83

Gambar A.1 Alat yang digunakan dalam penelitian. ... 83

Gambar A.2 Posisi kompresor ... 83

Gambar A.3 Posisi kondensor ... 84

Gambar A.4 Rangkaian pipa pemancur air ... 84

Gambar B.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama………85

satu jam tanpa pancuran air. Gambar B.2 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 86

xvii

Gambar B.3 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 5 menit selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 87 Gambar B.4 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 10

menit selama satu jam menggunakan pancuran air. ... 88 Gambar B.5 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off ………..89

selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air. Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

tanpa pancuran air ... 90 Gambar B.7 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air ... 91 Gambar B.8 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off ………….92

selang waktu 5 menit selama satu jam menggunakan pancuran air. Gambar B.9 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off…………..93

selang waktu 10 menit selama satu jam menggunakan pancuran air. Gambar B.10 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off…………94

selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.

Gambar C. Gambar komposisi air aki………95

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel yang digunakan untuk mengambil data. ... 54 Tabel 4.1 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan tanpa pancuran air ... 57 Tabel 4.2 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan dengan pancuran air ... 57 Tabel 4.3 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 5 menit, dan dengan

pancuran air ... 58 Tabel 4.4 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 10 menit, dan dengan

pancuran air ... 58 Tabel 4.5 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 15 menit, dan dengan

pancuran air ... 59 Tabel 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem

kompresi uap untuk lima variasi ... 61 Tabel. 4.7 Data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi ... 65 Tabel 4.8 Data Psychrometric Chart pada variasi fanbekerja dan………67

mesin bekerja tanpa pipa pemancur air selama 1 jam.

Tabel 4.9 Data Psychrometric Chart pada variasi fanbekerja dan………67

mesin bekerja menggunakan pipa pemancur air selama 1 jam.

Tabel 4.10 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………67

5 menit dan fan berhenti selama 5 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur.

Tabel 4.11 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………68

10 menit dan fan berhenti selama 10 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur.

Tabel 4.12 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………68

15 menit dan fan berhenti selama 15 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan, baik itu mobil/motor. Semua memerlukan air aki untuk dapat menghidupkan mesin motor/mobil (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Aki mampu mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Lead-acid battery dikenal sebagai Accu / Aki, ditemukan pertama kali di dunia di tahun 1800 oleh Alessandro Volta yang dilahirkan di Como, Italia tahun 1745. Dengan susunan elemen pertama yang di

buatnya, yang disebut sebagai “voltaic pile” maka dengan begitu ditemukan

pembangkit listrik yang praktis untuk pertama kali.

Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah tentang ketersediaan air aki yang kurang memadai, sedangkan pengguna kendaraan motor dan mobil saat ini semakin bertambah bahkan tidak menutup kemungkinan akan selalu bertambah dari tahun ke tahun, dengan demikian kebutuhaan air aki akan selalu meningkat. Jika persedisaan air aki berkurang maka masyarakat akan kesulitan untuk mendapatkan air aki tersebut dan kendaraan akan sulit untuk digunakan bahkan bisa merugikan masyarakat luas, khususnya yang memiliki kendaraan.

Dilihat dari segi teknologi ada beberapa cara pembuatan air aki, yaitu dengan penyulingan destilasi (mendidihkan air dan kemudian mengembunkannya) dan dengan cara kimiawi yaitu menambahkan zat kimia di air yang kemudian akan dilarutkan oleh zat kimia tertentu sehingga menjadi murni dengan cara mengambil

embunan air yang menguap setelah dididihkan di atas kompor lalu disaring menjadi air murni. Namun cara tersebut belum bisa diterima oleh masyarakat karena butuh waktu yang lama untuk hasil air aki yang diinginkan, boros energi, harga bahan yang dibutuhkan untuk membuatnya masih cukup mahal. Sehingga hanya masyarakat yang berkecukupan dan memiliki banyak waktu luang yang bisa membuatnya.

Untuk meningkatkan persediaan air aki (air akuades) bagi pengguna kendaraan khususnya motor dan mobil, maka diperlukan suatu teknologi tepat guna, berupa mesin penghasil air aki (air akuades). Berdasarkan uraian di atas, maka penulis bermaksud untuk merancang dan melakukan penelitian mengenai alat penghasil air aki dengan mempergunakan mesin yang bekerja dengan sistem kompresi uap dan mempergunakan pipa pencurah air.

1.2 Rumusan Masalah

Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk menghasilkan air aki (air akuades). Oleh karenanya diperlukan suatu inovasi baru untuk membuat mesin yang dapat menghasilkan air aki (air akuades). Penulis tertarik untuk melakukan inovasi mesin penghasil air aki (air akuades) dengan mempergunakan mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap dan peralatan pencurah air.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

a. Merancang dan merakit mesin penghasil air aki (air akuades) yang mempergunakan sistem kompresi uap dengan menambahkan peralatan pipa pencurah air.

b. Mengetahui karakteristik dari mesin kompresi uap yang dipergunakan didalam mesin penghasil air aki yang meliputi COP actual, COP ideal, dan efisiensi. c. Mengetahui banyaknya air perjam yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki,

untuk berbagai macam variasi.

1.4 Batasan Masalah

Batasan-batasan yang diambil pada penelitian ini adalah :

a. Mesin penghasil air aki mempergunakan mesin yang bekerja dengan

mempergunakan siklus kompresi uap dengan komponen utama sebagai berikut :

1. kompresor dengan daya 1 PK, kondisi bekas. 2. kondensor, jenis pipa bersirip, kondisi bekas. 3. pipa kapiler, Ø :0,53 inch.

4. evaporator, jenis pipa bersirip, kondisi bekas.

b. Mesin menggunakan komponen mesin siklus kompresi dari mesin AC 1 PK. c. Pipa pencurah air tersebut dari pipa PVC dengan diameter ¾ inch.

d. Jarak lubang pencurah air pada pipa 8 mm dengan diameter lubang 2 mm

dengan jumlah lubang air sebanyak 378 lubang.

e. Daya kipas setelah kondensor 40 watt, dan daya setelah evaporator 35 watt. f. Daya pompa untuk sirkulasi air 125 watt.

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:

a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan melakukan penelitian tentang mesin penghasil air aki dengan mempergunakan mesin yang bekerja dengan sistem kompresi uap.

b. Dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang mesin penghasil air aki (air akuades) dengan mempergunakan energi listrik. c. Dapat menemukan teknologi tepat guna berupa mesin penghasil air aki.

d. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap yang dapat ditempatkan di Perpustakaan.

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori 2.1.1 Air Aki

Air aki berasal dari air destilasi (aquadest), air aki adalah air murni tidak mengandung logam, berbahan dasar air PDAM atau sumur tapi telah melewati proses pemurnian dengan cara penyulingan atau proses demineralisasi. Proses penyulingan adalah proses dimana air diuapkan kemudian diembunkan dengan melalui proses pendinginan. Sedangkan proses demineralisasi dilakukan dengan menyaring atau mencampur air dengan cairan kimia untuk memisahkan unsur logamnya. Biasanya air aki yang dijual bebas dipasaran diperoleh dari hasil proses demineralisasi. Proses penyulingan membutuhkan waktu yang lama. Air aki yang didapat lewat penyulingan disebut aquadest.

a. Air aki botol merah

Cairan yang berada dibotol merah disebut zuur, biasanya digunakan pada saat pengisian pertama aki. Unsur kimia yang terkandung adalah H2SO4, air aki botol

merah bukan merupakan aquadest. b. Air aki botol biru

Cairan yang berada dibotol biru berisi air murni atau air yang telah melewati penyulingan. Air ini memiliki unsur H2O dan berguna untuk menambah air aki.

Tetapi apabila sulit mendapatkan air aki ini maka air mineral dapat digunakan sebagai keadaan darurat.

2.1.2 Metode Metode Pembuatan Air Aki

Seiring dengan bertambahnya jumlah permintaan air aki oleh masyarakat banyak orang yang membuat sebuah trobosan baru untuk mengembangkan pengetahuan yang didapat dalam menghasilkan air aki. Dapat dipandang ada banyak metode-metode penghasil air aki baik secara alami adapun penghasil air aki (a) menggunakan destilasi (penyulingan), (b) proses demineralisasi.

a. Pembuatan Air Aki Dengan Destilasi

Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Proses destilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan destilat. Pada prinsipnya destilasi merupakan cara untuk mendapatkan air bersih melalui proses penyulingan air kotor. Kelebihan hasil air aki dengan destilasi adalah kecepatan dehidrasi diketahui, suhu konstan dapat dipertahankan, waktunya cepat, alatnya sederhana, pengaruh RH lingkungan bisa dikurangi, dan lebih teliti dibanding metode oven.Adapunkekurangannya adalah adanya droplet air pada sisi tabung, pelarut mudah terbakar, pelarutnya mungkin beracun, beberapa komponen alkohol, gliserol mungkin ikut terdestilasi, dan seringkali terjadi kesalahan dalam membaca meniscus.

b. Pembuatan Air Aki Dengan Demineralisasi

Proses demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan mineral dalam air melalui proses pertukaran ion (ion exchange process) dengan menggunakan media resin/softener anion dan kation. Proses ini mampu menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi (ultrapure water) dengan jumlah kandungan kandungan ionik dan an-ionik nya mendekati angka nol sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi. Kekurangan dan kelebihan proses demineralisasi adalah sebagai berikut:

1. Investasi awal yang dibutuhkan untuk proses ini lebih murah jika dibandingkan dengan aplikasi water treatment system lainnya seperti reverse osmosis.

2. Aplikasi ini tidak membutuhkan terlu banyak tempat untuk instalasinya. 3. Biaya yang ditimbulkan untuk proses regenerasi atau pergantian media resin

jika dikalkulasikan untuk jangka waktu satu tahun cukup besar sehingga membutuhkan anggaran yang bersifat rutin atau regular.

2.1.3 Sistem Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan siklus mesin pendingin yang menggunakan proses penguapan dalam menyerap panas dan proses pengembunan dalam melepaskan panas dengan menggunakan media pendingin refrigeran. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs disebut juga freon): R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a, dan Musicool. Peralatan utama meliputi: kompressor, kondensor, katup evaporator, dan ekspansi/pipa kapiler. Secara skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Skematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap Dalam siklus ini refrigeran bertekanan rendah dikompresi oleh kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi. Uap bertekanan tinggi kemudian diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor.

Gambar 2.2 Proses kompresi uap pada Diagram P-h

W

in

Q

out

Q

in

P

re

ss

u

re

Enthalpy

2

4

a

Kompresor

Pipa kapiler

b c

d

Kondensor

Evaporator

Qout

Qin

Win

1 3

Gambar 2.3 Proses kompresi uap pada Diagram T-s

Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu:

a. Proses Kompresi 1 – 2 merupakan proses kompresi kering

Proses kompresi terjadi pada kompresor, dimana refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan (refrigeran mengalami fasa superheated/gas panas lanjut)

b. Proses (2-2a) penurunan suhu gas panas lanjut

Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a) berlangsung pada tekanan yang konstan.

Q

in

Q

out

W

in

T

e

m

p

e

ra

tu

re

c. Proses (2a-3a) merupakan proses kondensasi

Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Proses ini berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan.

d. Proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut

Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar-benar dalam fase cair.

e. Proses (3-4) Penurunan tekanan

Proses ini terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran berubah fase dari cair menjadi fase cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini, temperatur refrigeran juga mengalami penurunan.

f. Proses (4-1a) merupakan proses evaporasi atau penguapan

Pada proses ini refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap.

g. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut

Pada proses ini saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian refrigeran sebelum masuk kompresor benar-benar dalam fase gas. Proses berlangsung pada tekanan konstan.

2.1.3.1 Komponen Komponen utama Mesin Kompresi Uap

Pada umumnya mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap terdapat beberapa komponen yang paling penting yang membantu proses kerja siklus kompresi uap adapun komponen-komponennya: (a) kompresor yang berfungsi untuk menaikan tekanan dengan mensirkulasi refrigeran, (b) kondensor yang berfungsi untuk melepas panas ke udara luar, (c) pipa kapiler yang berfungsi untuk menurunkan tekanan, (d) evaporator yang berfungsi untuk menyerap kalor yang berada diruangan atau benda tertentu (e) filter yang berfungsi untuk menyaring kotoran yang berda didalam cairan refrigeran. Berikut penjelasan mengenai komponen-komponen mesin yang bekerja pada siklus kompresi uap:

a. Kompresor

Kompresor pada komponen ini berfungsi menaikan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Cara kerja kompresor adalah menghisap sekaligus memompa refrigeran sehingga terjadi sirkulasi refrigeran yang mengalir dari pipa-pipa pada mesin kompresi uap. Contoh kompresor adalah reciprocating

Gambar 2.4 Kompresor

b. Kondensor

Kondensor pada siklus kompresi uap merupakan komponen yang berfungsi untuk mendinginkan gas refrigeran yang bertekanan dan bersuhu tinggi setelah melalui kompresor. Karena terjadi kondensasi di kondensor maka refrigeran akan mengalami perubahan wujud dari yang semula gas menjadi cair. Makin besar jumlah panas yang dilepaskan oleh kondensor maka makin besar pula efek mendinginkan yang diperoleh dari evaporator.

Gambar 2.5 Kondensor c. Evaporator

Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase refrigeran dari gas menjadi cair. Pada saat proses memerlukan energi kalor, energi kalor diambil dari

lingkungan sekeliling evaporator. Proses penguapan refrigeran pada evaporator belangsung pada suhu dan tekanan yang tetap.

Gambar 2.6 Evaporator d. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi, alat ekspansi ini mempunyai kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran, menurunkan suhu sampai minus dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran yang memasuki pipa kapiler dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan percepatan refrigeran. Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan kapasitas pendinginan.

2.1.3.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap

Berdasarkan Gambar 2.2 p-h diagram dan Gambar 2.3 T-s diagram dapat dihitung besarnya Win, Qin, Qout, COPideal, COPaktual, dan Efisiensi.

a. Kerja Kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :

1 2 h

h

W_in   … (2.1)

Pada Persamaan (2.1) :

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) :

3 2 h

h

Q_out  …. (2.2)

Pada Persamaan (2.2) :

Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg

c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan Persamaan (2.3) :

4 1 h

h

Qin   ….(2.3)

Pada Persamaan (2.3) :

Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi

saat masuk kompresor, kJ/kg

h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi

saat masuk pipa kapiler, kJ/kg

d. COP aktual mesin siklus kompresi uap (COPactual)

COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin kompresi uap adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) :







2 1



4 1 h h h h W Q COP in in a ktua l

  

 …. (2.4)

Pada Persamaan (2.4) :

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

e. COP ideal mesin siklus kompresi (COPideal)

COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin penghasil air aki, dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :

e c e idea l T T T COP 

 …. (2.5)

Pada Persamaan (2.5) : Te : suhu evaporator, K

Tc : suhu kondensor, K

f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ)

Efisiensi siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) :

% 100

x COP COP

id ea l a ktu a l 



… (2.6)

Pada Persamaan (2.6) :

Ƞ : efisiensi mesin siklus kompresi uap.

COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap.

COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin siklus kompresi uap.

2.1.4 Psychrometric Chart

Psychometric chart merupakan tampilan secara grafikal thermodinamik udara yang meliputi hubungan antara suhu, kelembaban, enthalpi, kandungan uap air dan volume spesifik. Dalam Psychometric chart ini dapat langsung diketahui nilai properti berbagai parameter udara secara cepat dan presisi. Untuk mengetahui nilai

dari properti -properti bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut sudah diketahui. Contoh gambar dari Psychometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.8.

.

Gambar 2.8 Psychromtric Chart

Parameter-parameter udara Psychometric chart meliputi : (a) dry-bulb temperature (Tdb), (b) wet-bulb temperature (Twb), (c) dew-point temperature (Tdp),

(d) specific humidity (W), (e) relative humidity (%RH), (f) enthalpy (H), (g) volume spesifik (SpV).

a. Dry-bulb Temperature (Tdb)

Tdb adalah suhu udara ruang yang diperoleh dari pengukuran temperatur

dengan kondisi bulb kering. Tdb diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari

ukuran panas sensibel, perubahan Tdb menunjukkan adanya perubahan panas

sensibel.

b. Wet-bulb Temperature (Twb)

Twb adalah suhu udara yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan

thermometer dengan kondisi bulb basah. Twb diplotkan sebagai garis miring ke

bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak dibagian samping kanan chart. Twb ini merupakan ukuran panas (enthalpi), perubahan Twb menunjukan adanya

perubahan panas total.

c. Dew-point Temperature (Tdp)

Tdp adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan pengembunan ketika

didinginkan. Tdp ditandai sebagai titik sepanjang saturasi. Pada saat udara ruang

mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya Tdp sama dengan Twb demikian pula Tdp.

Tdp merupakan ukuran dari panas laten yang diberikan dari system, adanya

perubahan Tdp menunjukan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan

kandungan uap air di udara. d. Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering).

e. Relative Humidity (%RH)

RH merupakan perbandingan jumlah air yang terkandung dalam udara dan jumlah air maksimal yang dapat dikandung oleh udara yang ada pada disuatu ruang atau lokasi tertentu pada suhu yang ditinjau. 100% RH berarti saturasi dan diplortkan menurut garis saturasi.

f. Enthalpi (H)

Entalpi adalah jumlah panas total yang di miliki oleh campuran udara dan uap air persatuan massa, dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.

g. Volume Spesifik (SpV)

Volume Spesifik (SpV) adalah volume udara campuran dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan meter kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.

2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify), (b) proses pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan menaikkan kelembaban(evaporative cooling), (d) proses pendinginan (cooling), (e) proses humidify, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify), (h) proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidify).

a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya.

Gambar 2.10 Proses Cooling and dehumidity

b. Proses pemanasan (heating)

Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan.

Gambar 2.11 Proses Heating

c. Proses pendinginan (evaporative cooling)

Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke udara sehingga suhu udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan. Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan.

Gambar 2.12 Proses Evaporative cooling

d. Proses pendinginan (cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun

terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart

adalah garis horizontal ke arah kiri.

Gambar 2.13 Proses Cooling

e. Proses Humidifying

Proses Humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis vertikal ke arah atas.

f. Proses dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi,suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric chart

adalah garis vertikal ke arah bawah.

Gambar 2.15 Proses Dehumidifying

g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying)

Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif, terjadi peningkatan suhu bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah kearah kanan bawah.

h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying) Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.

Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying

2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air

Proses-proses yang terjadi di dalam mesin penghasil air aki disajikan pada Gambar 2.18. Udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) guna mendapatkan pengkondisian udara. Proses (heating) berlangsung di dalam kondensor, kemudian udara dikondisikan melalui proses humidifying (penaikkan kadar uap air) dan pendinginan (evaporative cooling) untuk mendapatkan suhu rendah. Proses berlangsung dengan mempergunakan pipa pencurah air. Selanjutnya udara akan dihembuskan dengan kipas menuju evaporator untuk mendapatkan proses penurunan suhu dan proses pengembunan di evaporator (proses pendinginan dan pengembunan). Air hasil embunan di evaporator, dialirkan ke tempat penampungan air.

Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki 2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart

Proses penghasilan air aki dapat disajikan dalam psychrometric chart. Gambar 2.19 bagian proses pembuatan air aki.

Gambar 2.19 Proses penghasilan air aki dari udara dalam psycometric chart. Keterangan pada Gambar:

a. Proses 1-2 proses pemanasan (heating) yang dilakukan oleh kondesor.

b. Proses 2-3 proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) yang dilakukan oleh pencurah air.

Dry-Bulb Temperature

1 2

3 4

5 6

WB

ΔW

WA

P

emanc

ur a

ir

Ev

apor

ator

(Proses Heating)

(Proses evaporative

cooling)

)

(Proses pendinginan dan Pengembunan)

K

ond

ens

o

r

c. Proses 3-4 proses pendinginan udara yang dilakukan oleh evaporator.

d. Proses 4-6 proses pendinginan dan pengembunan udara yang dilakukan oleh evaporator.

2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart

Dari data-data yang ada di Psychrometric chart dapat dihitung(a)laju aliran massa yang diembunkan, (b) besarnya massa air yang dihasilkan perjamnya persatuan massa udara, (c) laju aliran massa udara, (d) debit aliran udara.

a. Laju aliran massa air yang diembunkan

Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.7):

t m

m a ir

a ir

 



… (2.7)

Pada Persamaan (2.7)

a ir

m = Laju aliran massa air, kg/jam

a ir

m = Jumlah air yang dihasilkan, kg

t

 = Selang waktu yang digunakan, jam

b. Pertambahan kandungan uap air persatuan massa udara pada proses penghasilan air aki dapat dihitung dengan Persamaan (2.8) :

A

B w

w

w 

 …(2.8)

Pada Persamaan (2.8):

w

 = Pertambahan kandungan uap air, kg/kg

A

B

w = Kelembaban spesifik udara setelah masuk evaporator, kg/kg

c. Laju aliran massa udara

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.9):

A B

a ir uda r a

w w m m    

… (2.9)

pada Persamaan (2.9): A

w = Kelembaban spesifik udara masuk evaporator, kg/kg

B

w = Kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator, kg/kg



mudara = Laju aliran massa udara, kg/jam



mair = Laju alian massa air , kg/jam

d. Debit aliran udara

Debit aliran udara dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.10):

uda r a uda r a

m

 

 

 …(2.10)

Pada Persamaan (2.10):

debit = Debit aliran udara, kg/jam

uda r a

m 

= Laju aliran massa udara, kg/jam uda r a

2.2 Tinjauan Pustaka

Hangga Hiranandani Tanusekar, Alexander Tunggul Sutanhaji (2014) merancang dan menguji kinerja alat desalinasi sistem penyulingan menggunakan panas matahari dengan pengaturan tekanan udara. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat alat desalinasi air laut yang dapat digunakan untuk penjernihan atau pemurnian air dengan memanfaatkan energi matahari dan melakukan uji kinerja alat yang dirancang. Tujuan dari menurunkan tekanan adalah menurunkan titik didih zat cair untuk mempercepat laju penguapan. Pengujian ini menggunakan alat desalinasi yang telah dibuat, alat desalinasi ini memiliki daya tampung bahan 80 liter dengan dimensi 100 cm x 80 cm x 20 cm. Selama pengujian, tekanan udara alat desalinasi diatur pada tekanan -5 cmhg, -7,5 cmhg, -10 cmhg. Hasil pengujian alat desalinasi selama 6 hari dengan titik pengambilan data pada pukul 10.00 WIB, 11.00 WIB, 12.00 WIB dan 13.00 WIB diperoleh hasil maksimal pada perlakuan volume air laut 40 liter dan suhu air laut 47 ᵒC dengan tekanan -10 cmhg didapatkan laju penguapan 305,76 ml/jam.

Galuh. R. W (2013) pada penelitiannya yang berjudul Penggunaan Refrigeran R22 Dan R134a pada Mesin Pendingin dikatakan refrigeran memiliki sifat karakteristik yang berbeda yang mempengaruhi efek refrigerasi dan koefeisien prestasi yang dihasilkan. R22 adalah refrigeran yang memiliki karakteristik yang baik pada mesin pendingin, sedangkan R134a adalah refrigeran yang lebih ramah terhadap lingkungan. Kedua refrigerant tersebut banyak digunakan karena dapat menghasilkan efek refrigerasi dan COP (koefisien prestasi) yang cukup baik. Dan hasil yang didapat adalah pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja

kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan dan karakteristik dari R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja masing- masing refrigeran. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.

Suryadimal dan Marthiana (2013) meneliti performa mesin pendingin menggunakan refrigeran R22 dan R134a dengan variasi bukaan katup pada fan kondensor (1/4, 2/4, 3/4, dan 4/4.) dengan mengamati nilai COP yang dihasilkan dari refrigeran tersebut. Hasil penelitian menunjukkan nilai COP tertinggi untuk R22 terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai COP 3,66 dan nilai terendah terdapat pada bukaan katup 3/4 dengan nilai COP 3,53. Nilai COP tertinggi untuk R134a terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai 3,82 dan nilai terendah terdapat pada bukaan katup 4/4 dengan nilai COP 3,59. Hasil ini menunjukkan bahwa penggunaan R22 lebih baik digunakan dengan variasi bukaan katup fan kondensor 1/4 karena menghasilkan nilai COP yang tinggi.

Prasetya dan Putra (2013) meneliti laju pendinginan kondensor pada mesin pendingin difusi absorpsi R22-DMF dengan cara mendesain ulang generator pada mesin pendingin difusi absorpsi yang menggunakan refrigeran R22-DMF serta penambahan fan di kondensor. Variasi laju pendinginan pada kondensor menjadi pembanding dalam penelitian ini. Hasil yang diperoleh dari pengujian untuk variasi laju pendinginan dari 0,711 m/s hingga 2,291 m/s yaitu semakin tinggi laju pendinginan maka semakin baik performa pada sistem. Kapasitas pendinginan

optimal ialah 143 W, COP tertinggi 0,96, laju alir massa refrigeran terbesar ialah 0,72 gram/s, dan circulation ratio terendah yaitu 2,11.

31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap mempergunakan pipa pencurah air dengan jarak antar lubang 8 mm yang dibuat dalam 1 (satu) rangka. Panjang mesin 1,85 m, lebar mesin 0,5 m dan tinggi mesin 0,71 m. Gambar 3.1 menunjukkan skematik dari mesin penghasil air aki yang digunakan untuk penelitian.

Gambar 3.1 Skematik mesin penghasil air aki.

Keterangan Gambar 3.1 adalah berkut : a. Kompresor

b. Kondensor c. Pipa kapiler

Air

c

b f

a d

h

e e

d. Evaporator

e. Kipas angin

f. Pipa pancuran

g. Pompa air h. Gelas ukur

3.2 Variasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan kondisi kipas pada evaporator dan air.

Variasi Keterangan

1 Kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air.

2 Kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air.

3 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.

4 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 _{menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.}

3.3 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mesin penghasil air aki disajikan dalam Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian. Uji coba

Mulai

Perancangan mesin penghasil air aki

Persiapan bahan dan alat

Proses pembuatan mesin penghasil air aki dan pembuatan pipa pancuran air

Pemvakuman dan pengisian refrigeran R22 Pada mesin dengan siklus kompresi uap

Pengambilan data

Pengolahan, analisis data, pembahasan kesimpulan dan saran

Tidak baik

Selesai Baik Variasi 1 s.d. 5

3.4 Alat dan Bahan Penelitian

Dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki diperlukan alat-alat bantu dan bahan-bahan penelitian.

3.4.1 Alat

Adapun alat yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering pakaian sistem tertutup adalah sebagai berikut:

a. Gergaji Kayu

Gergaji kayu digunakan untuk memotong papan kayu dan memotong triplek yang digunakan untuk membuat tempat penampung air dan mesin penghasil air aki, dan memotong pipa pvc untuk pancuran air

b. Bor Listrik

Bor listrik digunakan untuk membuat lubang, pembuatan lubang digunakan untuk pemasangan baut maupun pemasangan paku

c. Obeng dan Kunci Pas

Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan sekrup atau baut. Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Sedangkan kunci pas dan ring digunakan untuk mengencangkan baut.

d. Meteran

Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses pembuatan lemari pengering meteran paling banyak digunakan untuk mengukur kebutuhan panjang kayu, papan, triplek maupun pipa.

e. Pisau cutter

Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda seperti memotong lakban dan tali rapiah.

f. Lakban

Lakban digunakan untuk mentup dan celah-celah pada tempat penamung air dan penutup mesin agar udara tidak bisa masuk, dan agar tidak terjadi kebocoran pada saat proses pelembaban.

g. Tang Kombinasi

Tang kombinasi digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat agar bagian tertentu pada mesin penghasil air aki.

h. Tube cutter

Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil dari pemotongan pipa lebih baik dan mempermudah proses pengelasan.

i. Tube expander

Tube expander atau pelebar pipa digunakan untuk mengembangkan ujung pipa tembaga agar antara pipa dapat tersambung dengan baik.

j. Gas Las Hi-Cook

Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen lainnya mesin penghasil air aki.

k. Bahan Las

Bahan las yang digunakan dalam proses penyambugan pipa kapiler yaitu menggunakan kawat las kunigan, dan borak. Borak berfungsi untuk menyambung

antara tembaga dan besi, penggunaan borak sebagi tambahan pengelasan bertujuan agar sambungan lebih merekat.

l. Metil

Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Dosois pemakaian yaitu sebanyak 1 tutup botol metil.

m. Pompa Vakum

Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak dalam sistem mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini agar tidak menganggu dan menyumbat refrigerant pada saat mesin penghasil ai dijalankan. Karna uap air yang berlebih pada sistem pendinginan dapat membeku dan menyumbat filter ataupun menyumbat pipa kapiler.

3.4.2 Bahan

Bahan atau komponen yang digunakan pada pembuatan mesin penghasil air aki antaralain, sebagai berikut:

a. Papan dan Multiplek

Papan digunakan untuk membuat bagian lemari untuk menggantung pakaian. Sedangkan multiplek adalah triplek yang berlapis-lapis digunakan sebagai casing

luar untuk aliran udara yang disirkulasikan ulang setelah melewati lemari pengering.

Gambar 3.3 Papan dan Triplek b. Kawat dan Paku

Kawat digunakan untuk mengikat rangka bagian bawah mesin pengering guna memperkuat sambugan. Paku berguna untuk menyambung papa maupun triplek pada saat membuat tempat penampung air dan mesin penghasil aki.

c. Kompresor

Kompresor merupakan unit yang berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan rendah ketekanan tinggi. Pada penelitian ini peneliti menggunakan kompresor kondisi bekas dengan jenis rotary QK208PBD dengan daya 1 HP.

d. Kondensor

Kondensor merupakan komponen yang sistem kerja yaitu merubah fase refrigeran dari gas menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor. Kondensor yang digunakan yaitu jenis pipa U bersirip dengan diameter pipa 1 cm, panjam 33 cm, lebar 22 cm, tinggi 33 cm, banyaknya sirip 132 lembar, jarak antara sirip 4 mm, 18 lintasan pipa, bahan pipa terbuat dari tembaga dan bahan dari sirip terbuat dari almunium.

Gambar 3.5 Kondensor e. Evaporator

Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase refrigeran dari gas menjadi cair. Evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah evaporator sirip, agar pada saat mesin melakukan proses pengerinag udara yang mengandung air dapat diembunkan. Evaporator yang digunakan yaitu jenis pipa U bersirip dengan diameter pipa 1 cm, panjang 60 cm, lebar 20 cm, tinggi 30 cm.

Gambar 3.6 Evaporator f. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah suatu alat ekspansi, komponen ini berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum masuk ke evaporator. Pipa kapiler yang digunakan berbahan tembaga dengan diameter pipa 0,5 inch dan 0,7 inch dengan panjang total pipa 5cm.

Gambar 3.7 Pipa Kapiler g. Filter

Filter adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring kotoran, agar tidak terjadi penyumbatan dipipa kapiler, seperti kotoran akibat dari korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan dan uap air yang berada didalam pipa kapiler. Filter yang digunakan berdiameter 15 mm dan panjang 8 cm.

Gambar 3.8 Filter h. Refrigeran

Refrigeran adalah jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah R22.

Gambar 3.9 Refrigeran i. Kipas

Kipas digunakan untuk mengsirkulasikan udara panas didalam sistem kerja mesin penghasil air aki dan udara dari hasil pelembaban. Kipas angin yang digunakan adalah kipas angin outdor AC dan kipas aing indoor merek maspion A4 dengan daya 25W.

Gambar 3.10 Kipas Angin Outdoor AC dan Kipas Angin Dinding j. Pressure Gauge

Pressure Gauge digunakan untuk mengukur tekanan kerja refrigeran dalam sistem pendinginan, pengukuran tekanan kerja diukur sitem kerja evaporator dan kerja kompresor.

Gambar 3.11 Pressure Gauge

3.4.3 Komponen Pendukung a. Pipa PVC

Pipa PVC digunakan sebagai saluran untuk menambah kadar uap air yang dihisap oleh kondensor. Pipa PVC akan dilubangi dengan jarak dan jumlah lubang tertentu.

Gambar 3.12 Pipa PVC b. Elbow dan Tee

Elbow dan tee digunakan untuk menyalurkan aliran dalam pipa. Elbow untuk membelokkan air yang mengalir di dalam pipa dengan sudut 45°, sedangkan tee

untuk mempercabangkan aliran menjadi 2 aliran.

Gambar 3.13 Elbow (kiri) dan Tee (kanan) c. Pompa air

Pompa air digunakan untuk memompa air ke pipa PVC dan menghisap air yang ada dibak penampung air atau sumber air. Pompa dapat membuat sirkulasi air pada mesin ini.

Gambar 3.14 Pompa air dalam sistem pencurah air. d. Isolasi TBA

Isolasi TBA digunakan untuk memperkuat dan mempererat sambungan antara pipa dengan elbow atau tee.

3.4.4 Alat Bantu dalam Penelitian

Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu untuk melakukan penelitian berikut alat-alat penelitian yang dipakai:

a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital

Termokopel berfungsi untuk mengetahui perbedaaan suhu yang terjadi pada saat mesin pengering melakukan kerja. Cara kerjanya adalah dengan meletakan atau menggantung bagian ujung dari termokopel pada tempat yang ingin diukur suhunya. Maka, suhu akan terlihat pada layar penampil suhu digital. Sebelum digunakan termokopel dikalibrasi terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai yang lebih akurat.

Gambar 3.15 Termokopel dan Penampil Suhu Digital b. Hygrometer

Hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban dan suhu pada saat pengujian berlangsung, hygrometer juga digunakan untuk mengetahui suhu udara kering dan suhu udara basah. Dalam penelitian ini hygrometer yang digunakan bukan yang digital.

Gambar 3.16 Hygrometer

c. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan pengujian mesin penghasil air aki, lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan data adalah setiap 5 menit sampai 1 jam.

Gambar 3.17 Stopwatch

d. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengetahui hasil air yang didapat dari mesin penghasil air aki pada saat penelitian sedang berlangsung

Gambar 3.18 Gelas ukur

3.5 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki

Langkah-langkah yang dilakukan pada saat pembuatan mesin penghasil air aki adalah sebagai berikut:

b. Membuat tempat penampung air dan mesin penghasil air aki sesuai dengan ukuran yang ditentukan.

c. Pemasangan komponen-komponen mesin siklus kompresi uap yang terdiri dari: kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, dan filter.

d. Merancang pipa berbentuk zigzag untuk aliran air, agar air dapat dipancurkan melalui lubang pada pipa pada mesin penghasil air aki.

Gambar 3.19 Merancang pipa zigzag pencurah air

Gambar 3.20 Skematik rancangan pipa pencurah air

e. Pemasangan rancangan pipa dengan tempat penampung air dan mesin kompresi uap dalam satu tempat.

f. Pemasangan kipas pada komponen siklus kompresi uap.

8 mm

90 cm

Ø 2 mm

Ø ¾ inch

3

2

c

m

7

,5

c

g. Pemasangan pipa kapiler, pipa tembaga dan pengelasan sambungan antara pipa tembaga.

h. Pemasangan pressure gauge

Gambar 3.21 Pemasangan komponen pressure gauge

i. Proses pemotongan papan triplek dengan ukuran tertentu.

Gambar 3.22 Pemotongan papan triplek

j. Proses pemakuan dan pembautan pada ceasing mesin penghasil air aki.

k. Proses pemasangan lakban guna mengurangi kebocoran pada ceasing mesin penghasil air aki.

l. Pemasangan penutup kompresor pada mesin penghasil air aki, guna menghidari adanya udara masuk.

Gambar 3.23 Pemasangan penutup kompresor m. Pemasangan kelistrikan dan perkabelan mesin siklus kompresi uap. n. Pemasangan kelistrikan kipas pada komponen mesin siklus kompresi uap. o. Proses pengecatan casing mesin penghasil air aki.

Gambar 3.24 Proses pengecatan

3.5.1 Proses mengisikan Refrigeran

Sebelum melakukan pengisian refrigeran ada beberapa proses yang perlu dilakukan antaralain (a) proses pemetilan, (b) proses pemvakuman dan (c) proses pengisian refrigeran R22 adapun penjelasannya sebagai berikut

Proses pemetilan adalah pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang pada evaporator dengan cara yaitu:

1. Hidupkan kompresor dan buka tutup pentil tersebut. 2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.

3. Kemudian berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut.

4. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter. b. Proses pemvakuman

Proses pemvakuman merupakan proses menghilangkan udara, uap air dan kotoran (korosi), yang terjebak dalam mesin siklus kompresi uap. Berikut langkah-langkah pemvakuman yang dilakukan:

1. Perisapkan pressure gauge dengan 1 selang (low pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang (high pressure) yang dipasang pada tabung refrigeran.

2. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran tabung refrigeran diposisikan tertutup.

3. Hidupkan kompresor, maka secara otomatis yang terjebak dalam siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar filter.

4. Pastikan udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikannya dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh didepan ujung potongan pipa kapiler. 5. Pada jarum pressure gauge menunjuk ke angka 0 Psia.

6. Kemudian untuk mengecek kebocoran sambungan pada pipa dengan air busa sabun. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut masih terjadi kebocoran.

7. Setelah diketahui tidak terdapat kebocoran, langkah selanjutnya adalah dengan mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.

c. Proses Pengisian Refrigeran R22

Untuk melakukan pengisisan refrigeran pada mesin dengan siklus kompresi uap, tersapat beberapa langkah, seperti berikut:

1. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low pressure) pada katup pengisisan katup tengah pressure gauge, dan ujung selang satunya disabungkan ke tabung refrigeran R22.

Gambar 3.25 Proses pengisian refrigeran

2. Hidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Setelah tekanan pada pressure gauge berada pada tekanan yang diinginkan maka tutup keran pada tabung refrigeran.

3. Setelah selesai melakukan pengisian lepaskan selang pressure gauge dan cek lubang katub, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk mengetahui kebocoran yang terjadi.

3.5.2 Skematik Pengambilan Data

Gambar 3.26 menunjukan posisi dimana alat-alat ukur penelitian ditempatkan.

Gambar 3.26 Skematik pengambilan data

Keterangan Gambar 3.26 Skematik pengambilan data: a. T1 (TA)

Hygrometer ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara basah (Twb) dan

temperatureudara kering (Tdb) udara luar.

b. T2 (TB)

Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi setelah kondensor.

c. T3 (TC)

Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi udara sebelum evaporator.

Air

b a

d e

f

c (T2) (T1)

(T3)

(T4)

(T5)

P1

P2

10 cm 114 cm 17 cm 27 cm 16 cm

d. T4 (TEvap)

Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi udara setelah evaporator.

e. T6 (TE)

Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi udara setelah fan evaporator.

f. P1 (Pevap)

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja evaporator pada saat mesin penghasil air aki bekerja.

g. P2 (Pcomd)

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja kondensor pada saat mesin penghasil air aki bekerja.

3.5.3 Langkah-langkah Pengambilan Data

Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengambil data pada saat penelitian dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Penelitian dilakukan di Lab Perpindahan Kalor. 2. Mengkalibrasi termokopel sebelum digunakan.

3. Meletakan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditetapkan. 4. Mengisi air pada tempat penampungan air pada mesin penghasil air aki. 5. Menyalakan pompa air.

6. Menyalakan mesin penghasil air aki.

7. Menyalakan kipas yang berada pada posisi setelah evaporator. 8. Catat tekanan pada P1 dan P2 kemudian tutup kembali.

9. Atur stopwatch dari 0 dan ukur waktu sampai 5 menit. 10.Data yang perlu dicatat setiap 5 menit adalah :

Twb : Suhu udara basah (ᴼC)

Tdb= T1 : Suhu udara kering (ᴼC)

TB = T2 : Temperatur udara setelah melewati kondensor (ᴼC)

TC = T3 : Temperatur udara sebelum melewati evaporator (ᴼC)

TD = T4 : Temperatur udara setelah melewati evaporator (ᴼC)

TE = T5 : Temperatur udara setelah melewati fan evaporator (ᴼC)

Pevap : Tekanan refrigeran pada evaporator (Psia) Pcond : Tekanan refrigeran pada kondensor (Psia) 11.Hasil dari data yang diperoleh dijumlahkan dengan hasil dari kalibrasi alat bantu

Table 3.1 Tabel yang digunakan untuk mengambil data.

No Waktu TA TB

(ᴼC) TC

(ᴼC) TD

(ᴼC) TE

(ᴼC) Pcond Pevap

Jumlah air

(menit)

Twb

(ᴼC) Tdb

3.5.4 Cara Menganalisis Hasil Data dan Menampilkan Hasil Data

Cara yang digunakan untuk menganalisis dan menampilkan data yaitu sebagai berikut:

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata dari percobaan setiap variasinya.

b. Untuk dapat menggunakan P-h diagram maka tekanan refrigeran Pcond dan Pevap

harus dikonversikan dari satuan Psia ke Bar.

c. Selanjutnya mencari suhu kerja kondensor (TCond) dan suhu kerja evaporator

(TEvap) dengan menggunakan P-h diagram. Kemudian setelah mendapatkan

suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor, kemudian menghitung massa air yang berhasil diuapkan (Δw) menggunakan Psychrometric Chart.

d. Mencari suhu kerja persatuan massa refrigeran, (Win).

e. Mencari kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout).

f. Mencari kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin).

g. Mencari nilai COPaktual dan COPideal pada mesin penghasil air aki.

h. Mencari efisiensi pada mesin penghasil air aki (ƞ).

i. Menghitung air yang dihasilkan pada mesin penghasil air aki.

j. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil perhitungan, maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan penelitian.

3.5.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Dari analisis yang dilakukan akan didapatkan suatu kesimpulan. Kesimpulan merupakan hasil dari analisis penelitian yang dilakukan pada mesin penghasil air

56

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin penghasil air aki dengan sistem

kompresi uap dengan variasi kondisi awal kipas setelah evaporator pada posisi on, dan kipas setelah evaporator pada kondisi off, dan dengan perbandingan tidak menggunakan pencurah air meliputi : (TA) kelembaban udara kering (Tdb) dan

udara basah sebelum melewati kondensor (Twb), suhu pada kondisi udara setelah

kondensor (TB), suhu pada kondisi udara sebelum evaporator (TC), suhu pada

kondisi udara setelah evaporator (TD), suhu pada kondisi udara setelah fan

evaporator (TE), tekanan refrigeran pada evaporator (Pevap), tekanan refrigerant pada

kondensor (Pcond) dan. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk setiap variasi,

kemudian menghitung hasil rata-ratanya. Hasil rata-rata dari pengambilan data disajikan pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.5.

Tabel 4.1 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan tanpa pancuran air.

Tabel 4.2 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan dengan pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC) TC

(ᴼC) TD

(ᴼC) TE

(ᴼC)

Pcond Pevap

Jumlah air

(menit) Twb

(ᴼC) Tdb

(ᴼC) Psia Psia (ml)

0 25 27 47 43 14 31 310 40 0

5 25 27 48 43 15 31 310 40 87

10 25 27 48 43 19 31 313 40 190

15 25 27 48 43 18 29 313 40 253

20 25 27 48 43 19 30 320 40 320

25 25 27 48 44 18 31 313 40 393

30 25 27 49 43 19 30 317 40 473

35 25 27 48 43 18 29 317 40 553

40 25 27 49 43 18 30 322 40 640

45 25 27 49 44 19 30 322 40 723

50 25 27 49 43 18 28 318 40 800

55 25 27 48 43 18 28 318 40 878

60 25 27 48 43 19 29 318 40 947

Rata-rata

25 27 48 43 16 30 317 40 73

Waktu TA TB

(ᴼC) TC

(ᴼC) TD

(ᴼC) TE

(ᴼC)

Pcond Pevap

Jumlah air

(menit) Twb

(ᴼC) Tdb

(ᴼC) Psia Psia (ml)

0 25 27 43 35 7 28 303 40 0

5 25 27 43 36 7 28 303 40 97

10 25 27 43 36 8 29 303 40 200

15 25 27 43 36 9 28 307 40 300

20 25 27 43 36 9 29 303 40 400

25 25 27 43 36 10 28 307 40 507

30 25 27 42 36 10 29 307 40 607

35 25 27 42 36 11 28 307 40 700

40 25 27 43 36 12 28 307 40 803

45 25 27 43 36 13 27 307 40 900

50 25 27 43 36 13 28 307 40 1007

55 25 27 44 35 11 28 310 40 1127

60 25 27 43 37 10 28 310 40 1240

Rata-rata

Tabel 4.3 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 5 menit, dan dengan pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC) TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond Pevap

Jumlah air

(menit) Twb

(ᴼC) Tdb

(ᴼC) Psia Psia (ml)

0 25 27 48 39 11 28 303 35 0

5 25 27 49 39 12 28 303 35 93

10 25 27 49 39 11 29 307 35 200

15 25 27 50 39 12 26 310 36 293

20 25 27 49 40 11 27 313 36 425

25 25 27 50 40 13 26 310 36 500

30 25 27 49 40 14 28 313 36 600

35 25 27 50 39 15 27 313 36 700

40 25 27 50 39 13 28 313 38 793

45 25 27 49 39 13 27 310 38 897

50 25 27 50 39 14 28 310 38 1030

55 25 27 49 40 13 27 310 38 1127

60 25 27 50 40 14 28 310 38 1263

Rata-rata

25 27 49 39 13 28 310 37 97

Tabel 4.4 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 10 menit, dan dengan pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC) TC

(ᴼC) TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond Pevap

Jumlah air

(menit) Twb

(ᴼC) Tdb

(ᴼC) Psia Psia (ml)

0 24 26 46 40 10 25 303 35 0

10 24 26 46 40 10 25 303 35 200

20 24 26 45 38 9 27 303 35 393

30 24 26 45 39 11 27 297 35 607

40 24 26 44 39 13 27 307 37 757

50 24 26 43 40 13 26 307 37 913

60 24 26 42 38 11 27 307 37 1160

Rata-rata

Tabel 4.5 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 15 menit, dan dengan pancuran air.

4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap 4.2.1 P-h diagram

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan dengan membuat P-h diagram berdasarkan data yang telaP-h didapatkan.

Gambar 4.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC) TC

(ᴼC) TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond Pevap

Jumlah air

(menit) Twb

(ᴼC) Tdb

(ᴼC) Psia Psia (ml)

0 25 27 40 39 12 28 300 30 0

15 25 27 40 39 12 29 300 30 253

30 25 27 41 40 10 28 300 30 610

45 25 27 42 39 11 28 283 30 833

60 25 27 42 39 11 28 290 30 1107

Rata-rata

Gambar 4.1 menggambarkan P-h diagram pada variasi fan bekerja selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur air, variasi ini dilakukan selama 1 jam dan akan digunakan dalam contoh analisis dan perhitungan. Data yang digunakan dalam menggambar P-h diagram yaitu tekanan kondensor (Pcond), tekanan evaporator

(Pevap), suhu kering udara setelah melewati kondensor (TB), suhu udara kering

setelah melewati evaporator (TD). Sedangkan data yang akan didapatkan adalah

suhu kerja kondensor (Tcond), suhu kerja evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran

saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (h2), nilai

entalpi refrigeran saat keluar kondensor (h3) dan nilai entalpi refrigeran saat masuk

evaporator (h4). Beberapa satuan dari data penelitian harus dikonversikan

mengikuti satuan pada gambar P-h diagram yang digunakan.

Untuk mencari suhu kerja (Tevap) evaporator dan (Tcond) kondensor dapat

menggunakan diagram P-h. Dengan mengetahui tekanan refrigeran yang melalui evaporator dan kondensor maka dapat diketahui rata-rata suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air.

P1 = (40 + 14,7) Psia x 0,0689

= 3,8 Bar

P2 = (310 + 14,7) Psia x 0,0689

= 22,1 Bar

Dari P-h diagram yang telah digambarkan pada Gambar 4.1, dengan variasi kipas on selama 1 jam menggunakan pemancur air untuk tekanan evaporator 3,8 Bar menghasilkan suhu kerja evaporator (Tevap) = -8 ᴼC dan untuk tekanan

kondensor 22,1 Bar menghasilkan suhu kerja kondensor (Tkond) = 56 ᴼC, dan

menghasilkan nila- nilai entalpi refrigerant pada sistem kompresi uap yang meliputi : (h1)= 402,0 kJ/kg, (h2)= 450 kJ/kg, (h3)=273,6 kJ/kg, (h4)= 273,6 kJ/kg.

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem kompresi uap untuk lima variasi.

Tabel lanjutan 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem kompresi uap untuk lima variasi.

No

variasi Tekanan (Bar) Suhu _(˚C)

Pemancur air Kipas Pcond Pevap Tevap Tcond

1 Tanpa pancuran air On 60 menit 33,8 3,8 -8 57,3

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 22,1 3,8 -8 56

3 Dengan pancuran air

On/off setiap 5

menit 22,4 3,5 -10,4 56,5

4 Dengan pancuran air

On/off setiap 10

menit 22 3,5 -10,4 55,8

5 Dengan pancuran air

On/off setiap 15

menit 21,2 3,1 -13,7 54,3

No variasi h1 ( kj/kg) h2 ( kj/kg) h3 ( kj/kg) h4 ( kj/kg)

Pemancur air Kipas

1 Tanpa pancuran

air On 60 menit 402,0 450 273,6 273,6

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 402,0 448 271,8 271,8

3 Dengan pancuran air

On/off setiap

5 menit 401,0 450 272,6 272,6

4 Dengan pancuran air

On/off setiap

10 menit 401,0 447 271,5 271,5

5 Dengan pancuran air

On/off setiap

4.2.2 Perhitungan pada P-h diagram

Pada P-h diagram didapatkan beberapa data yang digunakan untuk mengetahui kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), COPactual, COPidealdanefisiensi siklus kompresi uap (). Contoh perhitungan diambil dari variasi kipas bekerja selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur air yang dilakukan selama 1 jam.

a. Menghitung kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor dapat dihitung dengan Persamaan (2.1). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata kerja kompresor (Win) dengan kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air adalah sebagai berikut:

kg

kJ

h

h

W

_in



(

₂



₁

)

/

(448402,2)kJ /kg

46 kJ/kg

b. Energi kalor yang dilepas kondensor (Qout)

Besarnya kalor yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan Persamaan (2.2). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata energi kalor yang dilepas kondensor (Qout)

dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air adalah sebagai berikut:

kg

kj

h

h

Q

_out



(

₂



₃

)

/

kg kj/ ) 8 , 271 448 (  

c. Menghitung energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Besarnya panas yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan Persamaan (2.3). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran

air adalah sebagai berikut:

kg

kj

h

h

Q

_in



(

₁



₄

)

/

(402271,8)kj/kg

130,2 kj/kg

d. Menghitung COP aktual (COPactual)

COP aktual (Coefficient of Performance) nilai COP mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.4). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata nilai COP aktual (COPaktual) dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan

pancuran air adalah sebagai berikut:

in in a ktua l

Q

W

COP



/

(h₁h₄)(h₂ h₁) 130,2/46

2,83

e. Menghitung COP ideal mesin siklus kompresi uap (COPideal)

Dalam P-h diagram telah didapatkan nilai Tcond = 58 ̊C dan Tevap= -6 ̊C. Dalam perhitungan COPideal, satuan suhu yang digunakan adalah Kelvin (K). Cara

273

 

 C

K (2.5)

Pada Persamaan (4.1):

K = nilai suhu dalam satuan Kelvin

̊

C = nilai suhu dalam satuan Celcius

Dengan menggunakan Persamaan (2.5) dapat dihitung:

K T T C T cond cond cond 329 273 56 56      K T T C T eva p eva p eva p 265 273 8 8       

Jadi, didapatkan nilai Tcond= 329K dan nilai Tevap= 265K.

Nilai COPideal yang dapat dicapai oleh mesin bersiklus kompresi uap dihitung menggunakan Persamaan 2.5.

eva p cond eva p idea l T T T COP   15 , 4 265 329 265    idea l idea l COP COP

f. Menghitung Efisiensi mesin siklus kompresi uap ()

Efisiensi mesin siklus kompresi uap adalah persentase perbandingan antara COPaktual dengan COPideal dan dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.6.

% 100 x COP COP idea l a ktua l 

Pada perhitungan sebelumnya telah didapatkan bahwa nilai COPactual= 2,83 dan nilai COPideal= 4,15, maka:

%

68

%

100

15

,

4

83

,

2









x

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi.

Tabel 4.7 Lanjutan data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi.

No variasi Win (kJ/kg) Qout (kJ/kg) Qin (kJ/kg)

pancuran air kipas

1 Tanpa pancuran

air On 60 menit 48 176,4 128,4

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 46 176,2 130,2

3 Dengan pancuran air

On/off setiap 5

menit 49 177,4 128,4

4 Dengan pancuran air

On/off setiap 10

menit 46 175,5 129,5

5 Dengan pancuran air

On/off setiap 15

menit 51,3 181,7 130,4

No

variasi

COPaktual COPideal Efisiensi

pancuran air kipas

1 Tanpa pancuran

air On 60 menit

2,68 4,06 66%

2 Dengan pancuran

air On 60 menit

2,83 4,15 68%

3 Dengan pancuran air

On/off setiap 5 menit

2,62 3,93 67%

4 Dengan pancuran air

On/off setiap 10 menit

2,62 3,98 71%

5 Dengan pancuran air

On/off setiap 15 menit

4.2.3 Analisis Pada Psychrometric Chart

Dalam psychrometric chart, data yang diperlukan dari data penelitian. Suhu pada kondisi udara luar (TA), suhu pada kondisi udara setelah kondensor (TB), suhu pada

kondisi udara sebelum evaporator (TC), suhu pada kondisi setelah evaporator (Tdb), (TD), suhu kerja pada evaporator (Tevap) dan suhu kerja pada kondensor (Tcond)

adalah yang diperlukan untuk menggambarkan Psychrometric Chart.

Gambar 4.2 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air.

Data yang diperoleh pada psychrometric chart antara lain dry-bulb temperature

(Tdb), wet-bulb temperature (Twb), specific humidity (w), volume spesifik (v), entalpi (h), dankelembaban relatif (RH). Untuk mempermudah melihat perbandingan data yang lebih jelas pada setiap variasi, data ditampilkan pada Tabel 4.8-Tabel 4.12.

Tabel 4.8 Data psychrometric chart pada variasi fan bekerja dan mesin bekerja tanpa pipa pemancur air selama 1 jam

TITIK Tdb

(˚C) (˚C)Twb (%) RH

w (kg/kg)

v (m3_/kg)

h (kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 48 29,8 27 0,0192 93 98

C 43 29,8 47 0,0212 93 98

D 16 16 100 0,0115 83 45

Tabel 4.9 Data psychrometric chart pada variasi fan bekerja dan mesin bekerja menggunakan pipa pemancur air selama 1 jam.

TITIK _(˚C) Tdb _(˚C)Twb RH (%)

w (kg/kg)

v (m3_/kg)

h (kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 43 29,8 35 0,0192 92,5 98

C 36 29,8 59 0,0222 91 98

D 10 10 100 0,0078 81 30

Tabel 4.10 Data psychrometric chart pada variasi fan bekerja selama 5 menit dan

fan berhenti selama 5 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur.

TITIK _(˚C) Tdb _(˚C)Twb RH (%)

w (kg/kg)

v (m3_/kg)

h (kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 49 30 27 0,0192 94 100

C 39 30 52 0,0232 92 100

8

9

Gambar B.5 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.

9

0

Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam tanpa pancuran air

9

1

Gambar B.7 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air

9

2

Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 5 menit selama satu jam menggunakan pancuran air

9

3

Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 10 menit selama satu jam menggunakan pancuran air

9

4

Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air