Studi ekperimental pendingin absorbsi ammonia-air energi surya dengan katup pemisah generator dan evaporator.

i

STUDI EKSPERIMENTAL PENDINGIN ABSORBSI

AMMONIA-AIR ENERGI SURYA DENGAN KATUP

PEMISAH GENERATOR DAN EVAPORATOR

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

RICARDO REDY HANAWIJAYA NIM: 085214045

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2012

ii

EXPERIMENTAL STUDY OF ABSORPTION

REFRIGERATION AMMONIA-WATER SOLAR ENERGI

WITH SEPARATOR VALVE GENERATOR AND

EVAPORATOR

FINAL PROJECT

Presented as a partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Bachelor of Engineering degree

in Mechanical Engineering Study Program

By:

RICARDO REDY HANAWIJAYA Student Number: 085214045

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

iii

PERSETUJUAN

Skripsi yang berjudul “Studi Eksperimental Pendingin Absorbsi Ammonia-Air Energi Surya Dengan Katup Pemisah Generator dan Evaporator” telah disetujui oleh dosen pembimbing untuk diujikan.

Yogyakarta, 15 Agustus 2012 Pembimbing Utama

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah asli karya tulisan saya

dan di dalamnya tidak terdapat karya tulis yang pernah ditulis atau diterbitkan

oleh orang lain, ataupun pernah diajukan dan atau dibuat di perguruan tinggi lain,

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Yogyakarta, 15 Agustus 2012

Penulis,

Ricardo Redy Hanawijaya NIM. 085214045

v

PENGESAHAN

Skripsi yang berjudul “Studi eksperimental pendingin absorbsi ammonia-air energi surya dengan katup pemisah generator dan evaporator” ini telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 15 Agustus 2102 dan dinyatakan “LULUS” dengan gelar Sarjana Teknik

PANITIA PENGUJI

Ketua : Ir. P.K. Purwadi, M.T. ………

Sekretaris : Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. ………

Anggota : Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. ………

Yogyakarta, 27 Agustus 2012 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan,

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta :

Nama : RICARDO REDY HANAWIJAYA

NIM : 085214045

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah dengan judul :

STUDI

EKSPERIMENTAL

PENDINGIN

ABSORBSI

AMMONIA-AIR

ENERGI

SURYA

DENGAN

KATUP

PEMISAH GENERATOR DAN EVAPORATOR

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 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 royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 15 Agustus 2012 Yang menyatakan,

vii

ABSTRAK

Sistem pendingin yang ada pada saat ini umumnya menggunakan sistem kompresi uap dengan berbagai macam tipe refrijeran sintetik misalnya R-11, R-12, R-22, R-505 dan sebagainya. Selain membutuhkan energi listrik pada sistem kompresi uap ini, kebocoran akan refrijeran yang digunakan akan menimbulkan kerusakan lapisan ozon, sehingga untuk mengatasi permasalahan ini dibutuhkan sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa menggunakan energi listrik. Salah satu sistem pendingin tersebut adalah sistem pendingin absorbsi amonia-air energi surya. Sistem pendingin absorbsi amonia-air hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja selain itu amonia dan air bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif kerusakan pada lapisan ozon tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin absorbsi amonia-air dengan amonia sebagai refrijeran dan meneliti unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan.

Dalam penelitian ini digunakan generator berfungsi juga sebagai absorber, kondensor berbentuk spiral dan evaporator. Generator ini mempunyai panjang 200 cm dan berdiameter 10 cm sedangkan katup fluida satu arah mempunyai tinggi 30 cm dan berdiameter 10 cm. Di dalam generator ini terdapat pipa celup dan pipa uap. Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel. Kolektor yang digunakan dalam penelitian ini adalah kolektor parabola silinder (Parabolic trough collectors). Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (T1), temperatur kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur kotak evaporator (T4), tekanan generator (P1), tekanan evaporator (P2), intensitas energi surya (G) dan waktu pencatatan data (t). Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur terendah yang dapat dicapai evaporator adalah 3°C_{dan COP tertinggi dalam penelitian adalah 0,97.}

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur bagi-Mu Tuhan Yang Maha Kasih atas segala berkah dan rahmat, sehingga laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik untuk program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis merasakan bahwa penelitian tugas akhir ini merupakan penelitian yang tidak mudah, dituntut keterlibatan langsung dalam pengambilan data, pemahaman terhadap sistem alat dan persamaan yang digunakan, serta penanggulangan yang tepat terhadap permasalahan yang dihadapi.

Penelitian Tugas Akhir dengan judul “Studi eksperimental pendingin absorbsi ammonia-air energi surya dengan katup pemisah generator dan evaporator_” ini dapat berjalan dengan baik karena adanya bantuan secara langsung maupun tidak langsung dan kerjasama dari berbagai pihak. Menyadari hal itu, maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa. S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin. 3. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik

4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

ix

5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama penulis berkuliah di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 6. Laboran (Ag. Rony Windaryawan) yang telah membantu memberikan ijin

dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

7. Rekan kerja Agustinus Supriyono, Bayu Dwi Wicaksono yang telah saling membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini.

8. Orang tua dan orang-orang yang saya sayangi yang sudah mensuport saya baik Doa maupun Tenaga dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Menyadari keterbatasan Penulis dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, maka berbagai kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan laporan tugas akhir ini akan diterima dengan senang hati.

Akhir kata semoga karya tulis ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin pada khususnya dan pembaca lain pada umumnya. Terima kasih.

Yogyakarta, Penulis,

x DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.l Latar Belakang ... 1

1.2 Batasan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 4

xi

BAB III. METODE PENELITIAN ... 20

3.1 Deskripsi Alat ... 20

3.2 Variabel Yang Diukur ... 23

3.3 Langkah Penelitian ... 24

3.4 Peralatan Pendukung ... 25

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ………. 29

4.1 Data Hasil Penelitian ………... 29

4.2 Grafik dan Pembahasan ... 33

BAB V. PENUTUP ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

5.2 Saran ... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 45

xii DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Pengambilan data pertama tanggal 23 juli 2012 ……….28 Tabel 4.2. Pengambilan data kedua tanggal 24 juli 2012………...29 Tabel 4.3. Pengambilan data ketiga tanggal 26 juli 2012………..30

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Skema alat pendingin absorbsi generator horizontal

(Songko Probo, 2010)... 5

Gambar 2.2. Skema alat pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator tanpa receiver, (Yudhokusumo, A. S, 2011)…………..……… 6

Gambar 2.3. Skema alat pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator menggunakan receiver, (Gunawan, P. A.B, 2011)………...………7

Gambar 2.4. Skema alat pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator menggunakan receiver untuk mengetahui efek massa air dalam evaporator, (Heribertus, H. B. P, 2012)………….………...8

Gambar 2.5a. Siklus pendinginan absorbsi ...9

Gambar 2.5b. Skema diagram alir refrigerator carnot...13

Gambar 2.6. Kolektor thermosyphon plat datar ...14

Gambar 2.7. Evacuated tube collectors ...15

Gambar 2.8a. Parabolic dish collectors ...16

Gambar 2.8b. Parabolic trough collectors ...16

Gambar 2.9. Ammonia-Air ...18

Gambar 3.1. Skema alat pendingin absorbsi ...20

Gambar 3.2. Peletakan termokopel ...21

Gambar 3.3. Dimensi generator ...22

xiv

Gambar. 3.5. Variabel yang diukur………..…………...23

Gambar. 3.6. Stopwatch……….………..… 25

Gambar. 3.7. Kolektor….……….…….. 26

Gambar. 3.8. Logger……… 26

Gambar. 3.9. Termokopel……… 27

Gambar. 3.10. Manometer………. 27

Gambar 3.11. The daystar meter………... 28

Gambar 4.4a. Grafik tekanan terhadap waktu... 33

Gambar 4.4b. Diagram tekanan maksimal terhadap waktu...34

Gambar 4.5. Grafik temperatur evaporator (T3) terhadap waktu... 35

Gambar 4.6a. Grafik temperatur kotak evaporator (T4) terhadap waktu.... 35

Gambar 4.6b. Diagram suhu terendah kotak evaporator (T4) terhadap waktu...36

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya data pertama...36

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya data kedua... 37

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya data ketiga... 38

Gambar 4.10. Grafik tekanan waktu, Absorbsi ammonia-air energi surya mwngunakan kondensor dan evaporator berpendingin air (Supriyono, A. 2012)...39

Gambar4.11. Grafik temperatur evaporator (T3) terhadap waktu, Absorbsi ammonia-air energi surya menggunakan kondensor dan evaporator berpendingin air (Supriyono, A. 2012)...40

xv

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan akan sistem pendingin untuk pengawetan bahan makanan,

hasil panen, hasil perikanan dan obat-obatan dan sebagainya dirasakan

semakin meningkat khususnya didaerah pedesaan dan daerah terpencil.

Sistem pendingin merupakan pelepasan kalor dari suatu substansi dengan

cara penurunan temperatur dan pemindahan panas ke substansi lainnya.

Pemakaian sistem pendingin dari keperluannya dapat dibagi menjadi dua

macam: untuk keperluan industri dan untuk membuat udara didalam

ruangan sejuk dan nyaman. Saat ini banyak refrigeran yang digunakan untuk

sistem pendingin seperti R-11, R-12, R-22, dan R-505. Dominasi

penggunaan refrigeran tersebut disebabkan karena memiliki beberapa

kelebihan misalnya kestabilan yang tinggi, tidak mudah terbakar, tidak

beracun, dan relative mudah diperoleh. Namun disamping sifat-sifat yang

menguntungkan, beberapa refrigeran terutama yang mengandung senyawa

CFC (Cloro Flouro Carbon) seperti R-11 dan R-12 mempunyai efek negatif

terhadap lingkungan seperti merusak lapisan ozon dan sifat menimbulkan

pemanasan global.

Salah satu sistem pendingin sederhana yang tidak memerlukan energi

listrik adalah sistem pendingin absorbsi ammonia-air. Pada sistem pendingin

absorbsi ammonia-air ini digunakan pipa celup yang berfungsi untuk

terserap dengan cepat oleh absorber. Sistem pendingin absorbsi

ammonia-air hanya memerlukan energi panas yang dari pembakaran kayu, bahan

bakar minyak, batubara, gas bumi dan sebagainya. Tetapi energi panas juga

dapat berasal dari buangan proses industri, biomassa, biogas atau energi dari

alam seperti panas bumi dan energi surya, selain itu ammonia dan air bukan

merupakan refrijeran sintetik sehingga resiko kerusakan alam tidak terjadi.

Desain pendingin dengan energi panas untuk negara-negara berkembang

haruslah sederhana dan mudah perawatannya dengan kata lain harus dapat

dibuat dan diperbaiki oleh industri lokal.

1.2. Batasan Masalah

Unjuk kerja alat pendingin tergantung pada unjuk kerja generator dan

evaporator. Unjuk kerja generator selain ditentukan oleh kemampuan

generator dalam menghasilkan uap pada proses pemanasan juga tergantung

pada kemampuan generator menyerap ammonia dalam air pada proses

absorbsi serta intensitas energi surya yang dipantulkan oleh kolektor ke

generator. Intensitas energi surya sangat tergantung pada letak daerah,

musim, cuaca, waktu, dll.

Pada penelitian ini digunakan generator yang berfungsi sebagai

absorber, kondensor dan evaporator serta logger yang digunakan untuk

mencatat dan menampilkan temperatur. Logger yang saya gunakan hanya

bisa menampilkan suhu terendah -5°C. Penelitian ini meneliti pengaruh

intensitas energi surya terhadap tekanan, perubahan temperatur pendinginan

kali, untuk pengambilan data proses desorbsi dilakukan tiap 15 menit pada

siang hari dan proses absorbsi dilakukan tiap 5 menit pada pagi hari.

Pengambilan data ini dilakukan pada bulan Juni-Juli 2012 tempat di

Kampus III Universitas Sanata Dharma Sleman, Yogyakarta. Alat yang

digunakan untuk pengambilan data tidak bisa mencatat secara otomatis.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu :

1. Membuat model pendingin absorbsi amonia-air dengan bahan yang

mudah didapatkan di pasar lokal dan dapat dikerjakan dengan teknologi

yang didukung kemampuan industri lokal.

2. Mengetahui temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan oleh sistem

pendingin absorbsi ammonia-air.

3. Meneliti COP atau unjuk kerja yang dapat dihasilkan oleh sistem

pendingin absorbsi ammonia-air dengan tenaga surya.

1.4. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini:

1. Menambah kepustakaan teknologi tentang pendingin sistem absorbsi.

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi pendingin absorbsi yang dapat diterima di

dunia industri dan masyarakat, sehingga dapat meningkatkan

kesejahteraan dan mengurangi ketergantungan penggunaan minyak bumi

4 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Penelitian yang Pernah Dilakukan

Beberapa penelitian pendingin adsorbsi menggunakan zeolit-air dengan energi surya mendapatkan harga COP sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air akan mendekati konstan pada temperatur pemanasan 160℃ (Hinotani, 1983). Melakukan eksperimen sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar 0,12 (Grenier, 1983). Meneliti pendingin adsorbsi surya zeolit-air namun COP nya hanya 0,1 (Pons, 1986). Melakukan penelitian pada sistem pendingin adsorbsi surya zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor berpendingin udara mendapatkan COP sebesar 0,054 (Zhu, 1987). Melakukan penelitian dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150℃ didapatkan energi pendinginan sebesar 250 kJ per kilogram zeolit (Kreussler, 1999). Mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan pemanasan menggunakan kolektor parabola (Ramos, 2003). Penelitian-penelitian tersebut menggunakan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan Prancis. Melakukan penelitian sistem pendingin absorbsi ammonia air menggunakan generator horizontal dengan variasi kadar ammonia dan tekanan saat proses desorbsi mendapatkan COP sebesar 0,98 (Songko Probo, 2010). Melakukan penelitian sistem pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator tanpa receiver mendapatkan COP sebesar

0,91 (Yudhokusumo, 2011). Melakukan penelitian sistem pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator menggunakan receiver (Budigunawan, 2011). Melakukan penelitian untuk mengetahui efek massa air dalam evaporator terhadap unjuk kerja pendingin absorbsi ammonia-air (Heribertus, 2012).

Berikut adalah skema alat dari penelitian Songko Probo (2010).

Gambar 2.1. Skema alat pendingin absorbsi generator horizontal Keterangan :

1. Generator yang juga berfungsi sebagai absorber 2. Saluran masuk ammonia

3. Kondensor yang juga berfungsi sebagai evaporator 4. Manometer

Penelitian yang serupa pernah dilakukan adalah penelitian menggunakan tabung generator vertikal dan evaporator tanpa reciver (penampung) variabel yang divariasikan dalam penelitian tersebut adalah variasi volume campuran ammonia-air 900 cc dan 1300 cc. Variasi bukaan keran saat proses absorbsi sebesar 30°, 60°, dan 90° dengan volume campuran ammonia-air 900 cc kemudian penelitian tersebut menyimpulkan bahwa. Temperatur evaporator terendah yang dihasilkan adalah -5℃ yang dapat bertahan selama 80 menit dan COP yang dihasilkan adalah 0.91. Karena dalam penelitian tersebut dikatakan bahwa unjuk kerja dari alat tersebut menurun setelah pengambilan data berulang dan penambahan ammonia dilakukan maka dilakukan indentifikasi alat dan menemukan bahwa ada air yang tertinggal pada evaporator yang mempengaruhi kerja pendinginan tersebut. Berikut adalah skema alat dari penelitian (Yudhokusumo, 2011).

Gambar 2.2. Skema alat pendingin absorbsi generator vertikal dan vaporator tanpa receiver

1

2

3

4

5

6

8 7

Keterangan :

1. Saluran untuk menampung amonia yang akan dimasukkan ke alat. Bagian ini bisa diganti dengan pentil saat alat akan divakum. 2. Keranball valve¾ inci

3. Pipa ¾ inci

4. Penguat katup fluida satu arah

5. Generator yang juga sekaligus sebagai absorber 6. Penguat generator

7. Manometer

8. Kondensor sekaligus evaporator

Hal ini berkembang pada penelitian Alexander Budi, P,.G, yang menembahkan receiver pada evaporator untuk menampung air agar tidak masuk kedalam evaporator, berikut adalah sekema alat penelitian tersebut (Gunawan, 2011).

.

Gambar 2.3. Skema alat pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator menggunakan receiver

2

3

4

5

6 7 1

Keterangan :

1. Corong pengisi 2. Keran

3. Tabung Generator atas 4. Tabung Generator bawah 5. Manometer

6. Evaporator

7. Reciever (penampung)

Kemudian hal ini berkembang pada penelitian selanjutnya (Heribertus, 2012) yang meneliti efek massa air dalam evaporator terhadap unjuk kerja pendingin absorbsi ammonia-air dengan volume ammonia 30% sebanyak 1250cc, berikut adalah sekema alat penelitian tersebut (Heribertus, 2012).

Gambar 2.4. Skema alat pendingin absorbsi generator vertikal dan evaporator menggunakan receiver untuk mengetahui efek massa air dalam evaporator

Banyak hal yang mempengaruhi dari unjuk kerja pendinginan ini maka sangat penting penelitian-penelitian semacam ini dilakukan agar alat yang dihasilkan nantinya akan menjadi lebih baik.

2.2 Dasar Teori

Pendingin absorbsi umumnya terdiri dari 4 (empat) komponen utama yaitu : (1) absorber, (2) generator, (3) kondensor, (4) evaporator. Pada penelitian ini model pendingin absorbsi yang dibuat terdiri dari tiga komponen karena komponen absorber dan generator disatukan, komponen kondensor dan evaporator.

Gambar 2.5a. Siklus pendinginan absorbsi

Ammonia merupakan salah satu refrijeran dalam suatu sistem pendingin. Ammonia murni mempunyai titik didih -33,7℃ pada tekanan 1 atm dan bersifat sangat korosif terhadap tembaga dan kuningan sehingga dalam pembuatan alat penelitian semua bahan menggunakanstainless steel. Dalam penelitian ini digunakan campuran ammonia air karena amonia merupakan refrijeran yang dapat melarutkan air dengan baik sehingga air dapat menyerap uap ammonia saat proses absorbsi.

Siklus pendinginan absorbsi terdiri dari proses absorbsi (penyerapan) refrijeran (ammonia) ke dalam absorber (air) dan proses pelepasan refrijeran dari absorber (proses desorbsi). Proses desorbsi dan absorbsi terjadi pada absorber (pada generator). Pada proses desorbsi generator memerlukan energi panas untuk dapat menguapkan ammonia. Energi panas dapat berasal dari pembakaran kayu, batubara, minyak bumi, gas alam, panas bumi, biogas, dan sebagainya

Energi panas dari kolektor menaikkan temperatur campuran ammonia-air yang ada dalam tabung generator. Karena ammonia mempunyai titik didih lebih rendah dibanding air maka ammonia menguap terlebih dahulu. Uap ammonia ini mengalir dari generator menuju ke evaporator melalui kondensor. Di dalam kondensor uap ammonia mengalami pendinginan dan mengembun. Cairan ammonia di evaporator mengalami ekspansi sehingga tekanannya turun. Karena tekanan ammonia di dalam evaporator turun maka temperaturnya pun turun hingga di bawah 0℃. Evaporator umumnya diletakkan di kotak pendingin. Di dalam kotak pendingin diletakkan bahan-bahan yang ingin didinginkan. Karena mendinginkan bahan-bahan-bahan-bahan tersebut maka cairan ammonia di dalam evaporator akan menguap dan mengalir kembali ke dalam generator melewati kondensor. Di dalam generator uap ammonia tersebut diserap oleh air, proses ini disebut absorbsi. Siklus tersebut akan berlangsung terus-menerus jika ada sumber panas. Selama proses desorbsi pendinginan di dalam evaporator tidak dapat terjadi karena ammonia masih bercampur dengan air di dalam generator.

Unjuk kerja pendingin absorbsi umumnya dinyatakan dengan koefisien prestasi absorbsi (COPAbsorbsi) dan dapat dihitung dengan persamaan :

COPabsorbsi= (1)

Kerja pendinginan dapat dihitung dengan persamaan :

Kerja pendinginan = ∆(m.h)evaporator (2)

Kerja pemanasan pada generator dapat dihitung dengan persamaan :

Kerja pemanasan =(m. Cp )tabung+ (m. Cp )ammonia+ m.hfgammonia (3)

Energi surya yang digunakan untuk menaikan temperature sejumlah massa pada generator adalah sebesar intensitas energi surya yang diterima oleh kolektor berbanding dengan luasan permukaan kolektornya:

Energi

surya

= G . A (4)

Sehingga untuk mengetahui efisiensi kolektor (Kolektor) dapat diketahui dengan membandingkan kerja pemanasan untuk menaikkan temperatur sejumlah massa pada generator berbanding terbalik dengan energi radiasi surya yang diterima oleh generator melalui kolektor:

ηkolektor

= (5) dengan :

m : massa (ammonia dan tabung) yang dipanasi kolektor (kg) CP : panas jenis (ammonia dan tabung) (J/(kg.K))

Tawal : temperatur ammonia sebelum dipanasi (oC) Takhir : temperatur ammonia setelah dipanasi (oC) ∆t : lama waktu pemanasan (menit)

G : intensitas energi surya (Watt/m2) A : luas Apertur (m2)

Pada penelitian ini, analisa digunakan pendekatan siklus pendingin carnot. Refrigerator (pendingin) Carnot

Karena proses melingkar carnot adalah reversible, maka proses dapat dibalik. Proses yang dibalik disebut Refrigerator Carnot. Jadi refrigerator carnot bekerja dengan kebalikan dari mesin carnot. Mesin carnot disebut direct cycle, sedangkan refrigerator carnot disebut reversed cycle.

Refrigerator carnot menerima kerja luar (W) dan menyerap panas Q1 dari reservoir dengan (hent sink) temperature T1 serta member panas Q2 ke reservoir panas temperature T2.

Gambar 2.5b. Skema diagram alir refrigerator carnot

Jadi dapat dibuat hubungan,

W = Q1– Q2 (1)

Koefisien performance,

COP =

= (2)

= (3)

Dari persamaan diatas 2 dan 3 dapat

2.2.1 Kolektor

Terdapat tiga jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam Solar Thermal Collector System dan juga memiliki korelasi dengan pengklasifikasian kolektor surya berdasarkan dimensi dan geometri dari receiver yang dimilikinya:

1. Flat-Plate Collectors( kolektor plat datar) 2. Parabolic Collectors( kolektor parabola )

3. Evacuated Tube Collectors(kolektor plat datar tabung vakum)

Kolektor surya plat datar bisa memanfaatkan paparan radiasi matahari melalui sorotan langsung dan juga sebaran, tidak memerlukan tracking matahari atau perubahan posisi mengikuti matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang tidak susah. Kolektor pelat datar (Gambar 2.6) dapat menghasilkan suhu antara 70-80oC.

Evacuated tube collectors (Gambar 2.7) menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Evacuated Tube Collectors memiliki efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. Hal ini dikarenakan fluida yang terjebak diantara absorber dan tutupnya dikondisikan dalam keadaan vakum, sehingga mampu meminimalisasi kehilangan panas yang terjadi secara konveksi dari permukaan luar absorber menuju lingkungan

Gambar 2.7Evacuated Tube Collectors

Kolektor ini menggunakan cermin berbentuk parabolis untuk merefleksikan radiasi surya dan mengkonsentrasikan energinya pada area tertentu. Agar tetap dapat memfokuskan radiasi surya yang datang kolektor

ini harus dapat bergerak mengikuti gerak matahari dari terbit sampai tenggelam

Ada 2 jenis kolektor plat parabolik : 1. Parabolic dish collectors(Dish)

berguna untuk memfokuskan pantulan radiasi sinar matahari ke satu titikreceiver(Gambar 2.8.a).

2. Parabolic trough collectors(Tabung)

berguna untuk mamfokuskan pantulan radiasi matahari ke suatu titik memanjang yang berbentuk garis. Agar pemanasan dapat berjalan maksimal kolektor harus di ubah posisinya tiap beberapa waktu mengikuti paparan matahari. Jenis trough berbentuk setengah tabung memanjang. Jenis ini dapat menghasilkan temperatur 90OC sampai 290OC dengan efisiensi  maks 60% (pada tengah hari) maksudnya 60% energi surya yang datang dapat dikonversi langsung menjadi panas termal dan diserap fluida kerja (Gambar 2.8.b).

Kolektor yang dipilih untuk penelitian ini adalah kolektor Parabolic trough collectors, karena kolektor surya jenis ini yang paling cocok diaplikasikan pada generator yang berbentuk horizontal dan kolektor ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari yang besar pada receiver ( generator ) dibandingkan dengan kedua jenis kolektor yang lain, sehingga dengan itu diharapkan bisa menghasilkan temperature yang tinggi. Dalam proses disorbsi atau pemanasan pada tabung generator dibutuhkan kolektor yang befungsi untuk memantulkan radiasi surya matahari ke generator. Kolektor surya dapat didefinisikan sebagai sistem perpindahan panas yang menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama, ketika cahaya matahari menimpa allumunium foil pada kolektor surya, cahaya akan di fokuskan ke sesuatu titik, dalam hal ini adalah tabung generator. Dengan menggunakan sistem pemanasan yang terfokus maka akan dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. Berikut ini merupakan keterangan lebih lanjut tentang sifat-sifat adsorber dan ammonia yang digunakan.

2.2.2 Ammonia

Ammonia adalah bahan kimia dengan formula kimia NH3. Titik beku ialah -77,74°C dan titik didihnya ialah -33.7 °C. Pada suhu dan tekanan yang tinggi, ammonia adalah gas yang tidak mempunyai warna dan lebih ringan daripada udara. 10% larutan ammonia dalam air mempunyai pH 12.

Ammonia cair terkenal dengan sifat mudah larut. Ia dapat melarutkan logam alkali dengan mudah untuk membentuk larutan yang berwarna dan dapat mengalirkan elektrik dengan baik. Ammonia dapat larut dalam air. Larutan ammonia dengan air mengandung sedikit ammonium hidroksida (NH4OH). Ammonia tidak menyebabkan kebakaran, dan tidak akan terbakar kecuali dicampur dengan oksigen. Nyala ammonia apabila terbakar adalah hijau kekuningan. Dan meletup apabila dicampur dengan udara. Ammonia dapat digunakan untuk pembersih, pemutih dan mengurangi bau busuk. Larutan pembersih yang dijual kepada konsumen menggunakan larutan ammonia hidroksida cair sebagai pembersih utama. Tetapi, dalam penggunaanya haruslah berhati-hati karena penggunaan untuk jangka waktu yang lama dapat mengganggu pernafasan.

Selain pasangan adsorbsi gas ammonia-Air terdapat beberapa pasangan pendingin adsorbsi yang lain, antara lain:

1. Air-Litium bromida

Sistem air-litium bromida banyak digunakan untuk pengkondisian udara dimana suhu evaporasi berada di atas 0 ºC. Litium Bromida (LiBr) adalah suatu kristal garam padat, yang dapat menyerap uap air. Larutan cair yang terjadi member tekanan uap yang merupakan fungsi suhu dan konsentrasi larutan. Hubungan antara entalpi dengan persentase litium-bromida dalam larutan LiBr pada berbagai suhu larutan. Proses terjadi kristalisasi larutan LiBr-H2O, yaitu pada keadaan yang mana larutan mengalami pemadatan. Proses yang terjadi pada wilayah melewati batas kristalisasi akan mengakibatkan pembentukan lumpur padat dan penyumbatan sehingga mengganggu aliran didalam pipa.

20

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Deskripsi Alat

Skema alat pendingin absorbsi amonia-air dengan kotak pendingin yang dirancang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Skema alat pendingin absorbsi dengan kotak pendingin Keterangan :

1. Generator 9. Katup pemisah

2. Pipa celup 10. Manometer evaporator 3. Torong pengisian 11. Kotak evaporator 4. Manometer generator 12. Evaporator

5. Katup / kran 13. Rangka pendukung evaporator 6. Water mur 14. Rangka pendukung generator 7. Kotak kondensor 15. Kolektor

8. Kondensor 1 2 3 5 6 4 8 9 10 7 12 11 13 13 14 15

Gambar 3.2 Peletakan termokoper Keterangan :

1. Temperatur generator (T1) 2. Temperatur kondensor (T2) 3. Temperatur evaporator (T3) 4. Temperatur kotak evaporator (T4)

Berikut adalah gambar dimensi generator. Pada Gambar 3.3. dapat dilihat ukuran generator dan ukuran katup fluida satu arah. Generator ini mempunyai panjang 200 cm dan berdiameter 10 cm sedangkan katup fluida satu arah mempunyai tinggi 30 cm dan berdiameter 10 cm. Di dalam generator ini terdapat pipa celup dan pipa uap. Pipa celup berfungsi sebagai tempat masuknya campuran ammonia-air ke dalam generator sekaligus sebagai jalan masuknya uap ammonia saat proses absorbsi agar uap ammonia dapat bercampur dan

T1

T4

T3 T2

terserap langsung oleh air sedangkan pipa uap berfungsi sebagai jalan masuknya uap ammonia yang kemudian menuju ke evaporator saat proses desorbsi.

Gambar 3.3. Dimensi generator

Dimensi pipa celup ditunjukkan pada Gambar 3.4. Pipa celup sepanjang 33 cm terletak di antara generator dan katup fluida satu arah. Pipa celup ini menggantung sepanjang 8 cm dalam generator dan 5 cm menonjol dalam katup fluida satu arah.

Gambar 3.4. Dimensi pipa celup Pipa celup

Bagian dalam generator dan katup fluida satu arah pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen yaitu:

1. Pipa diameter 1 inci panjang 33 cm sebagai tempat masuknya campuran amonia-air.

2. Pipa diameter ¼ inci panjang 24 cm untuk jalan uap amonia. 3. Pipa diameter 1 inci panjang 20 cm untuk jalan uap amonia. 4. Pipa diameter 1 inci panjang 23 cm yang bagian atasnya tertutup.

3.2. Variabel yang Diukur

Gambar 3.5 Variabel yang diukur

Dalam penelitian ini variabel-variabel yang diukur antara lain : 1. Temperatur generator (T1)

2. Temperatur kondensor (T2) 3. Temperatur evaporator (T3) 4. Temperatur kotak evaporator (T4) 5. Tekanan generator (P1)

6. Tekanan evaporator (P2) 7. Intensitas energi surya (G) 8. Waktu pencatatan data (t)

3.3 Langkah Penelitian

Pengambilan data dalam penelitian ini menggunakan metode langsung yaitu penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat. Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti Gambar 3.1 2. Alat dipasang termokopel pada tempat yang akan diukur suhunya 3. Alat divakumkan menggunakan pompa vakum

4. Alat diisi dengan campuran amonia-air dengan kadar konsentrasi 30% 5. Pengambilan data dilakukan dengan volume campuran amonia-air,

bukaan keran saat proses absorbsi, dan keran terbuka penuh saat proses pendinginan.

6. Pengambilan data dilakukan setiap 15 menit dengan mencatat suhu di setiap titik pada proses desorbsi dan pengambilan data dilakukan setiap 5 menit dengan mencatat suhu di setiap titik pada proses absorbsi.

7. Data yang dicatat saat proses desorbsi adalah waktu (t), tekanan generator (P1), tekanan evaporator (P2), temperatur generator (T1), temperatur kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur kotak evaporator (T4), intensitas energi surya (G) sedangkan data yang dicatat saat proses absorbsi adalah waktu (t), tekanan evaporator (P2), temperatur generator (T1), temperatur kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur kotak evaporator (T4).

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 tekanan (P) terhadap waktu

2. Hubungan temperatur evaporator (T3) terhadap waktu

3. Hubungan temperature terendah dalam kotak evaporator (T4) terhadap waktu

4. COP rata-rata setiap data

3.4 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pencatatan tekanan dan temperatur.

b. Kolektor

Alat ini digunakan untuk memantulkan energi surya dalam memanaskan generator saat proses desorbsi.

Gambar 3.7. Kolektor

c. Penampil (Logger)

Logger digunakan untuk mencatat dan menampilkan temperatur di setiap titik dari termokopel.

d. Termokopel

Termokopel digunakan untuk mengukur temperatur yang dihubungkan kelogger.

Gambar 3.9. Termokopel

e. Manometer

Manometer digunakan untuk mengukur tekanan evaporator.

f. The daystar meter

The daystar meterdigunakan untuk mencatat dan menampilkan intensitas energi surya.

29 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Penelitian

Pengambilan data pada penelitian pendingin absorbsi ammonia-air menggunakan pipa celup 80 mm dengan tiga kali pengambilan data untuk mengetahui unjuk kerja alat absorbsi tenaga surya

Tabel 4.1. Pengambilan data pertama tanggal 23 Juli 2012

No Waktu

Tekanan

(bar) Suhu (˚C) COP

intensitas energi

surya Keterangan

P1 P2 T1 T2 T3 T4 (Watt/m²)

1 0 0,00 0,00 32 19 16 19 930 proses desorbsi

2 15 0,75 0,75 34 22 19 20 954

3 30 1,00 1,00 50 27 21 19 953

4 45 2,00 2,00 56 28 25 20 971

5 60 2,90 2,90 62 30 27 21 271

6 75 3,50 3,50 67 34 27 26 162

7 90 3,40 3,40 66 33 29 27 220

8 105 3,50 3,50 53 29 29 27 994

9 120 4,50 4,50 60 30 29 27 1015

10 135 5,10 5,10 66 33 30 29 985

11 150 6,00 6,00 75 35 30 27 984

12 165 6,90 6,90 75 35 32 30 969

13 180 7,40 7,40 75 35 32 29 889

14 195 7,75 7,75 83 36 33 28 901

15 210 8,00 8,00 83 37 33 29 833

16 225 8,00 8,00 82 36 33 29 804

17 240 8,00 8,00 82 36 32 29 902

18 245 0,00 5,25 24 24 19 20 0,98 proses absorbsi

19 250 0,00 0,50 21 24 3 17 0,94

20 255 0,00 0,50 21 24 5 18 0,95

21 260 0,00 0,50 21 22 9 19 0,96

22 265 0,00 0,50 21 24 10 18 0,96

Tabel 4.1. Pengambilan data pertama tanggal 23 Juli 2012 (lanjutan)

No Waktu

Tekanan

(bar) Suhu (˚C) COP

intensitas energi

surya Keterangan

P1 P2 T1 T2 T3 T4 (Watt/m²)

24 275 0,00 0,50 21 24 11 19 0,97

25 280 0,00 0,40 21 24 14 18 0,98

26 285 0,00 0,40 21 24 14 19 0,98

27 290 0,00 0,40 22 25 14 19 0,97

28 295 0,00 0,40 22 25 16 19 0,98

29 300 0,00 0,40 22 25 17 20 0,98

30 305 0,00 0,40 24 25 19 20 0,98

31 310 0,00 0,30 24 25 19 20 0,98

32 315 0,00 0,30 24 26 19 21 0,98

33 320 0,00 0,20 25 26 20 21 0,98

34 325 0,00 0,10 25 26 20 21 0,98

35 330 0,00 0,00 25 26 20 21 0,98

36 rata-rata COP 0,97

Tabel 4.2. Pengambilan data kedua tanggal 24 juli 2012

No Waktu Tekanan_(bar) Suhu (˚C) COP

intensitas energi

surya Keterangan

P1 P2 _{T1 T2 T3 T4 (Watt/m²)}

1 0 0,00 0,00 26 20 19 21 705 proses desorbsi

2 15 1,00 1,00 42 19 20 21 869

3 30 1,50 1,50 45 26 25 25 236

4 45 1,50 1,50 42 24 25 26 962

5 60 2,50 2,50 52 26 27 27 1027

6 75 3,00 3,00 53 27 28 27 1046

7 90 4,50 4,50 64 27 29 27 973

8 105 5,60 5,60 69 29 32 29 964

9 120 6,25 6,25 74 33 33 28 1005

10 135 6,60 6,60 75 32 30 29 987

11 150 7,50 7,50 77 33 32 29 980

12 165 7,90 7,90 86 36 33 29 181

Tabel 4.2. Pengambilan data kedua tanggal 24 juli 2012 (lanjutan)

No Waktu Tekanan_(bar) Suhu (˚C) COP

intensitas energi

surya Keterangan

P1 P2 _{T1 T2 T3 T4 (Watt/m²)}

14 195 6,00 6,00 82 37 30 27 119

15 200 0,00 5,00 21 20 21 20 0,86 proses absorbsi

16 205 0,00 0,50 20 20 13 20 0,85

17 210 0,00 0,50 20 19 11 20 1,00

18 215 0,00 0,50 20 19 12 20 0,98

19 220 0,00 0,40 21 19 13 20 0,97

20 225 0,00 0,40 21 19 14 20 0,97

21 230 0,00 0,40 20 19 14 20 0,97

22 235 0,00 0,40 20 20 17 20 0,98

23 240 0,00 0,40 21 20 17 20 0,98

24 245 0,00 0,40 22 20 17 20 0,99

25 250 0,00 0,40 22 21 18 20 0,99

26 255 0,00 0,40 22 20 19 20 0,98

27 260 0,00 0,30 24 22 19 20 0,99

28 265 0,00 0,30 24 22 19 20 0,99

29 270 0,00 0,20 25 22 20 20 0,98

30 275 0,00 0,10 25 23 20 21 0,98

31 280 0,00 0,00 25 23 21 21 0,98

32 rata-rata COP 0,97

Tabel 4.3. Pengambilan data ketigatanggal 26 juli 2012

No Waktu Tekanan (bar) Suhu (˚C) COP intensitas energi surya Keterangan

P1 P2 T1 T2 T3 T4 (Watt/m²)

1 0 0,00 0,00 24 17 25 21 884 proses desorsi

2 15 0,75 0,75 38 22 22 19 104

3 30 0,50 0,50 32 24 27 24 143

4 45 0,50 0,50 30 21 26 24 204

5 60 1,50 1,50 48 25 27 26 221

6 75 2,10 2,10 51 25 28 26 1029

7 90 4,00 4,00 65 27 30 27 979

8 105 6,00 6,00 72 27 35 28 1008

Tabel 4.3. Pengambilan data ketiga tanggal 26 juli 2012 (lanjutan)

No Waktu Tekanan_(bar) Suhu (˚C) COP

Intensitas energi

surya Keterangan

P1 P2 _{T1 T2 T3 T4 (Watt/m²)}

10 135 7,00 7,00 82 29 33 28 947

11 150 8,00 8,00 84 30 34 29 1013

12 165 7,00 7,00 83 34 33 39 180

13 180 6,00 6,00 72 32 30 27 853

14 195 6,25 6,25 75 32 30 28 827

15 210 6,75 6,75 77 33 32 28 844

16 225 7,00 7,00 82 33 32 28 175

17 230 0,00 5,25 24 19 20 22 0,87 proses absorbsi

18 235 0,00 0,60 22 20 12 20 0,86

19 240 0,00 0,50 22 20 12 21 0,99

20 245 0,00 0,50 21 20 14 21 0,97

21 250 0,00 0,50 21 19 16 21 0,97

22 255 0,00 0,50 22 19 18 22 0,98

23 260 0,00 0,50 22 19 19 24 0,98

24 265 0,00 0,40 22 19 19 24 0,99

25 270 0,00 0,30 22 19 20 24 0,99

26 275 0,00 0,30 22 19 20 24 0,99

27 280 0,00 0,20 23 20 21 25 0,99

28 285 0,00 0,10 24 20 21 25 0,99

29 290 0,00 0,00 24 20 21 25 0,99

30 rata-rata COP 0,97

Keterangan:

t : Waktu (Menit)

P1 : Tekanan generator (bar) P2 : Tekanan evaporator (bar) T1 : Temperatur generator (℃₎

T2 : Temperatur kondensor (℃₎

T3 : Temperatur evaporator (℃₎

T4 : Temperatur kotak evaporator (℃₎

4.2. Grafik dan Pembahasan

Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah pengambilan data sebanyak 3 kali dengan volume ammonia yang sama,karena untuk melihat perbandingan pengaruh massa air dalam evaporator terhadap unjuk kerja pada alat ini . Dan Tabel data di atas merupakan proses perubahan suhu dan tekanan dari waktu kewaktu, dari hasil tabel diatas dapat dilihat pada grafik – grafik perbandingan dari ke 3 (tiga) data dibawah ini:

Hubungan tekanan.terhadap waktu ketiga data.

Gambar 4.4b. Diagram tekanan maksimal terhadap waktu

Dapat dilihat pada Gambar 4.4a Tekanan dari ketiga data sangat bervariasi, pada data pertama (garis warna hitam) dapat dilihat waktu yang dibutuhkan untuk menempuh keseluruhan dari proses desorbsi – pendinginan generator – sampai proses absorbsi kurang lebih 170 menit dengan tekanan tertinggi saat proses desorbsi 8 bar, kemudian data kedua (garis warna kuning) untuk melewati ketiga proses tersebut menempuh waktu kurang lebih 150 menit dengan tekanan tertinggi saat proses desorbsi 7,9 bar, data ketiga (garis warna hijau) menempuh waktu terlama dalam melewati tiga proses ini dengan waktu 140 menit dengan tekanan tertinggi saat proses desorbsi 8 bar dapat dilihat pada Gambar 4.4b diatas.

Hubungan temperatur evaporator terhadap waktu ketiga data.

Gambar 4.5. Grafik temperatur evaporator (T3) terhadap waktu

Dapat dilihat pada Gambar 4.5 pendinginan terbaik terjadi pada data pertama dengan temperatur pada evaporator 3oC dalam waktu 5 menit, sedangkan pada data kedua temperatur pada evaporator 11oC dalam waktu 5 menit dan data ketiga temperatur pada evaporator 12oC dalam waktu 10 menit.

Hubungan Temperatur terendah udara dalam kotak (T4)

Gambar 4.6b. Diagram temperatur terendah kotak evaporator (T4) terhadap waktu

Dapat dilihat pada Gambar 4.6a temperatur bak evaporator (T4) terendah terjadi pada temperatur 17oC selama 5 menit pada data pertama, sedangkan pada data kedua temperatur bak evaporator 20oC selama 70 menit dan pada data ketiga temperatur bak evaporator 20oC selama 5 menit.

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya pada data pertama

Dapat dilihat pada Gambar 4.7. bahwa intensitas energi surya tertinggi mencapai 1015 Watt/m2 dan tekanan tertingi mencapai 8 bar. Ini dikarenakan cuaca yang cerah dan agak berawan. Proses desorbsi dihentikan pada tekanan 8 bar pada menit 240 dengan intensitas energi surya 902 Watt/m2. Karena tekanan tidak naik dan katup pemisah generator dan evaporator ditutup.

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya pada data kedua

Dapat dilihat pada Gambar 4.8. bahwa intensitas energi surya tertinggi mencapai 1046 Watt/m2 dan tekanan tertingi mencapai 7,90 bar. Akan tetepi tekanan turun menjadi 6 bar dikarenakan intensitas energi surya menurun 119 Watt/m2, ini dikarenakan cuaca mendung. Proses desorbsi dihentikan pada tekanan 6 bar dan katup pemisah generator dan evaporator ditutup pada menit ke 195.

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya pada data ketiga

Dapat dilihat pada Gambar 4.9. bahwa intensitas energi surya tertinggi mencapai 1013 Watt/m2 dan tekanan tertingi mencapai 8,00 bar pada menit 150. Akan tetepi tekanan turun menjadi 7 bar dikarenakan intensitas energi surya menurun 175 Watt/m2 pada menit 225, sehingga proses desorbsi dihentikan pada tekanan 7 bar dan katup pemisah generator dan evaporator ditutup pada menit ke 225.

Gambar 4.10. Grafik tekanan terhadap waktu, Absorbsi ammonia-air energi surya menggunakan kondensor dan evaporator berpendingin air (Supriyono, 2012)

Dapat dilihat pada Gambar 4.10. Tekanan dari ketiga data sangat bervariasi, pada data pertama (garis warna hitam) dapat dilihat waktu yang dibutuhkan untuk menempuh keseluruhan dari proses desorbsi – pendinginan generator – sampai proses absorbsi kurang lebih 60 menit dengan tekanan saat proses desorbsi 3,8 bar, kemudian data kedua (garis warna kuning) untuk proses tersebut menempuh waktu kurang lebih 165 menit dengan tekanan tertinggi saat proses desorbsi 10,9 bar, data ketiga(garis warna hijau) proses ini ditempuh dalam waktu 125 menit dengan tekanan tertinggi saat proses desorbsi 6,5 bar.

Gambar 4.11. Grafik temperatur evaporator (T3) terhadap waktu, Absorbsi ammonia-air energi surya menggunakan kondensor dan evaporator berpendingin air (Supriyono, 2012)

Pada Gambar 4.11., dapat dilihat bahwa pendinginan yang terjadi pada data yang pertama dapat mencapai suhu 14°C selama 10 menit, serta pada data kedua suhu mencapai -5°Cselama45 menit (tergambar dapa garis warna kuning),pendinginan pada data ketiga dapat mencapai suhu 3°C selama 5 menit.

Gambar 4.12. Grafik Perbandingan COP rata-rata semua Data

COP atau unjuk kerja pada penelitian ini dihitung menggunakan persamaan (1). Dari ke tiga data yang diambil, COP tertinggi yang diperoleh adalah 0,97 yaitu pada data pertama, dua, dan ketiga, menggunakan volume ammonia-air yang sama 10.000cc. Berdasarkan data yang dihasilkan, dapat diketahui bahwa proses pendinginan telah berlangsung ditandai turunnya temperatur evaporator saat proses absorbsi. Pendinginan dengan menggunakan siklus absorbsi berlangsung dalam beberapa proses yaitu : 1. Proses desorbsi yaitu proses pelepasan ammonia dari absorber (air) saat

generator dipanaskan.

2. Proses kondensasi yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap ammonia yang terdesorbsi menjadi ammonia cair. Ammonia cair yang dihasilkan ditampung di evaporator.

3. Proses absorbsi yaitu proses penyerapan ammonia oleh absorber (air). Saat proses absorbsi berlangsung, kalor di sekitar evaporator akan terserap. Proses penyerapan kalor ini akan menyebabkan temperatur evaporator turun.

43 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal :

1. Telah berhasil dibuat alat pendingin absorbsi ammonia-air. 2. Temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 3oC.

3. COP atau unjuk kerja tertinggi yang dapat dicapai adalah 0,97 yaitu pada data pertama, dua dan ketiga.

5.2 Saran

1. Proses pendinginan sistem absorbsi membutuhkan tekanan yang tinggi (20 bar). Untuk itu dapat dibuat alat pendingin absorbsi yang tahan tekanan tinggi (melawati beberapa pengujian tekanan udara 5 bar dan air 40 bar ).

2. Perancangan pipa celup dan pipa uap yang tepat untuk volume campuran ammonia-air yang lebih banyak sehingga dapat menyerap kalor lebih banyak.

3. Sebaiknya digunakan keranneedle valvekarena keran jenis ini mempunyai

seal valve yang tahan panas dan mampu menahan tekanan tinggi. sehingga dapat mengurangi/meminimalisir eror pada sistem pendingin (kebocoran pada sambungan pipa).

4. Bagi peneliti lain yang akan meneliti absorbsi energi surya sebaiknya dilakukan pada musim kemarau pada bulan april-oktober karena intesitas energi surya berpengaruh terhadap proses desorbsi.

DAFTAR PUSTAKA

Gunawan, P. A. (2011). Pendingin Absorbsi Amonia-air dengan kapasitas 1300 cc menggunakan pipa celup 85 mm. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma. Grenier, Ph. (1983), Experimental Result on a 12 m3 Solar Powered Cold Store

Using the Intermittent Zeolite 13x-Water Cycle. Solar World Congress, Pergamon Press, pp. 353-358, 1984.

Harianto, Budi. (2010). Pengaruh Kadar Amonia Pada Unjuk Kerja Alat Pendingin Absorbsi Amonia-Air,Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma Heribertus, H. B. P (2012). Efek massa air dalam evaporator terhadap unjuk kerja

pedingin absorbsi amonia-air, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma

.

Hinotani, K, (1983), Development of Solar Actuated Zeolite Refrigeration System. Solar World Congress, Vol.1, Pergamon Press, pp. 527-531.

http://analismendez.blogspot.com/. (2008), “Analisa Amonia Dalam Air”. Diakses tanggal 4 Agustus 2012.

http://digilib.petra.ac.id/viewer.php?page=16&submit.x=15&submit.y=27&qual= high&submitval=next&fname=%2Fjiunkpe%2Fs1%2Fmesn%2F2008%2Fji

unkpe-ns-s1-2008-24403002-9962-boiler_surya-chapter2.pdf. Diakses

tanggal 4 Agustus 2012.

Kreussler, S (1999), Experiments on Solar adsorption refrigeration Using Zeolite and Water. Laboratory for Solar Energy, University of Applied Sciences Germany.

Pons, M. (1986), Design of solar powered solid adsorption ice-maker. ASME J. of Solar Engineering, 108, 327-337, 1986.

Ramos, Miguel (2003), Evaluation Of A Zeolite-Water Solar Adsorption Refrigerator. ISES Solar World Congress (june, 14-19, 2003), Goteborg, Sweden.

Sudrajat, P. A. (2012) Studi Eksperimental Pendinginan Adsorbsi Amonia-CaCl2

Energi Surya Menggunakan Perbandingan Amonia-CaCl2 0,4. Yogyakarta:

Universitas Sanata Dharma.

Supriyono, A. (2012) Studi Eksperimental Absorbsi Ammonia-air Energi Surya Menggunakan Kondensor dan Evaporator Berpendingin Air. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Songko Probo, P. A. (2010). Pendingin Absorbsi Amonia-Air Generator Horisontal Tercelup, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Werlin, S. Naingsolan (1976), Teori Soal Penyelesaian Termodinamika. Bandung. Yudhokusumo, A. S. (2011). Pendingin Absorbsi Amonia-air kapasitas 900cc

Menggunakan pipa celup 17 cm. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Zhu, Z. (1987), Testing of a Solar Powered Zeolite-Water Refrigeration. M. Eng. Thesis. AIT, Bangkok.

LAMPIRAN

Proses desorbsi

Manometer saat desorbsi

Kontruksi pipa celup

Proses desorbsi

vii

ABSTRAK

Sistem pendingin yang ada pada saat ini umumnya menggunakan sistem kompresi uap dengan berbagai macam tipe refrijeran sintetik misalnya R-11, R-12, R-22, R-505 dan sebagainya. Selain membutuhkan energi listrik pada sistem kompresi uap ini, kebocoran akan refrijeran yang digunakan akan menimbulkan kerusakan lapisan ozon, sehingga untuk mengatasi permasalahan ini dibutuhkan sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa menggunakan energi listrik. Salah satu sistem pendingin tersebut adalah sistem pendingin absorbsi amonia-air energi surya. Sistem pendingin absorbsi amonia-air hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja selain itu amonia dan air bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif kerusakan pada lapisan ozon tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin absorbsi amonia-air dengan amonia sebagai refrijeran dan meneliti unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan.

Dalam penelitian ini digunakan generator berfungsi juga sebagai absorber, kondensor berbentuk spiral dan evaporator. Generator ini mempunyai panjang 200 cm dan berdiameter 10 cm sedangkan katup fluida satu arah mempunyai tinggi 30 cm dan berdiameter 10 cm. Di dalam generator ini terdapat pipa celup dan pipa uap. Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel. Kolektor yang digunakan dalam penelitian ini adalah kolektor parabola silinder (Parabolic trough collectors). Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (T1), temperatur kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur kotak evaporator (T4), tekanan generator (P1), tekanan evaporator (P2), intensitas energi surya (G) dan waktu pencatatan data (t). Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur terendah yang dapat dicapai evaporator adalah 3°C_{dan COP tertinggi dalam penelitian adalah 0,97.}

Sudrajat, P. A. (2012) Studi Eksperimental Pendinginan Adsorbsi Amonia-CaCl2

Energi Surya Menggunakan Perbandingan Amonia-CaCl2 0,4. Yogyakarta:

Universitas Sanata Dharma.

Supriyono, A. (2012) Studi Eksperimental Absorbsi Ammonia-air Energi Surya Menggunakan Kondensor dan Evaporator Berpendingin Air. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Songko Probo, P. A. (2010). Pendingin Absorbsi Amonia-Air Generator Horisontal Tercelup, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

Werlin, S. Naingsolan (1976), Teori Soal Penyelesaian Termodinamika. Bandung. Yudhokusumo, A. S. (2011). Pendingin Absorbsi Amonia-air kapasitas 900cc

Menggunakan pipa celup 17 cm. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma. Zhu, Z. (1987), Testing of a Solar Powered Zeolite-Water Refrigeration. M. Eng.

47

LAMPIRAN

Proses desorbsi

Generator dan Rangka Pendukung Generator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Manometer saat desorbsi

49

Kontruksi pipa celup

Kondensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Proses desorbsi

vii ABSTRAK

Sistem pendingin yang ada pada saat ini umumnya menggunakan sistem kompresi uap dengan berbagai macam tipe refrijeran sintetik misalnya R-11, R-12, R-22, R-505 dan sebagainya. Selain membutuhkan energi listrik pada sistem kompresi uap ini, kebocoran akan refrijeran yang digunakan akan menimbulkan kerusakan lapisan ozon, sehingga untuk mengatasi permasalahan ini dibutuhkan sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa menggunakan energi listrik. Salah satu sistem pendingin tersebut adalah sistem pendingin absorbsi amonia-air energi surya. Sistem pendingin absorbsi amonia-air hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja selain itu amonia dan air bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif kerusakan pada lapisan ozon tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin absorbsi amonia-air dengan amonia sebagai refrijeran dan meneliti unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan.

Dalam penelitian ini digunakan generator berfungsi juga sebagai absorber, kondensor berbentuk spiral dan evaporator. Generator ini mempunyai panjang 200 cm dan berdiameter 10 cm sedangkan katup fluida satu arah mempunyai tinggi 30 cm dan berdiameter 10 cm. Di dalam generator ini terdapat pipa celup dan pipa uap. Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel. Kolektor yang digunakan dalam penelitian ini adalah kolektor parabola silinder (Parabolic trough collectors). Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (T1), temperatur kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur kotak evaporator (T4), tekanan generator (P1), tekanan evaporator (P2), intensitas energi surya (G) dan waktu pencatatan data (t). Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur terendah yang dapat dicapai evaporator adalah 3°C_{dan COP tertinggi dalam penelitian adalah 0,97.}

Kata kunci:pendingin absorbsi, ammonia, unjuk kerja, temperatur pendinginan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI