BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat
Persiapan penelitian dan Penelitian pengujian dilakukan pada rentang bulan September 2011 – April 2012. Proses pengumpulan data, pengukuran, dan
analisa penelitian ini berlangsung di Laboratorium Teknik Pendingin, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :
Universitas Sumatera Utara
1.
Pompa vakum, untuk memvakumkan dan mengeluarkan partikel- partikelkotoran dan mengeluarkan air dari generator,kondensor dan
evaporator
.
Gambar 3.1 Pompa Vakum Spesifikasi:
Merk : Robinair
Model No. : 15601
Capacity : 142 lm
Motor h.p. : ½
Volts : 110-115 V 220-250 V
2. Termokopel, kabel yang dihubungkan dengan alat yang akan diukur suhuya.
3. AGILENT
Alat ukur temperatur yaitu termokopel yang terhubung dengan AGILENT Sistem Akuisisi Data
Spesifikasi: Daya P = 35 W
Tegangan V = 250 V
Universitas Sumatera Utara
Jumlah Channel maksimum = 22 Channel AGILENT Sistem Akuisisi Data
mempunyai 8 tombol panel dan sistem kontrol
serta memiliki 3 saluran utama. Alat ini dapat memindai data hingga 250 saluran per detik.
Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel, RTD dan termistor, arus listrik AC.
Gambar 3.2 AGILENT Sistem Akuisisi Data
4. HOBO Micro Station Data Logger
HOBO Micro Station adalah sebuah alat pencatat data dari 3 sensor pencatat microclimates multi channel intensitas radiasi matahari, kecepatan,
angin, dan kelembaban relatif. Mikro station ini menggunakan sebuah jaringan yang terhubung dengan beberapa sensor pintar yang berfungsi untuk melakukan
pengukuran. Terdiri dari sebuah data logger yang terhubung dengan perangkat komputer dan beberapa sensor yang dipasang pada sebuah penyangga.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3HOBO Micro Station Data Logger
Spesifikasi :
1. Ukuran : 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
2. Berat : 0,36 kg
3. Skala Pengoperasian : -20
– 50 C dengan baterai alkalin
-40 – 70
C dengan baterai litium 4. Input Sensor
:
3 buah sensor pintar multi channel monitoring
5. Memori Internal : 512K Penyimpanan data nonvolatile flash.
6. Interval Pengukuran : Tidak Terbatas
7. Akurasi Waktu :
0 sampai 2 detik untuk titik data pertama dan ±5 detik untuk setiap minggu pada suhu 25
o
C
5. Manometer vakum, alat yang digunakan untuk mengetahui tekanan vakum dari mesin pendingin siklus adsorpsi.
3.2.2 Bahan
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Karbon aktif 8 kg
2. Methanol 2 liter
Universitas Sumatera Utara
3. Air 1 liter 4. Pelat stainless steel 2 m x 2 m
5. Pipa PVC ½” 0,5 m 6. Selang karet ¾’’ 1 m
7. Box busa warna putih 2 buah 8. Busa 1 lembar 1 m x 1 m
9. Katup 5 buah 10. Socketelbow 5 buah
11. Pylox hitam dan cat 1 buah 12. Selotip ±7 buah
13. Lem araldite ±20 buah 14. Isolasi atau lakban ±10 buah
15. Pelat kaca transparan tebal 3 mm 0,5 m x 0,5 m
3.3 Variabel Riset
V ariabel input dari pengujian yang akan dianalisa antara lain adalah
sebagai berikut : a. Temperatur kolektor
b. Radiasi matahari Dimana akan dihasilkan data variabel output yang diharapkan, yaitu :
a. Laju perpindahan panas kolektor b. Efisiensi kolektor
3.4 Set-up Pengujian
Dalam penelitian mesin pendingin siklus adsorpsi ini, penulis mempunyai tanggung jawab dalam pengujian kolektor sebagai salah satu komponen mesin
Universitas Sumatera Utara
pendingin siklus adsorpsi, perhitungan laju pindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi yang terjadi pada kolektor, serta mengetahui performansi
kolektor dengan menghitung efisiensi kolektor. Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu dilakukan beberapa
modifikasi atau penggantian terhadap mesin pendingin sebelumnya. Tabel 3.1 Modifikasi Mesin Pendingin
Modifikasi Sebelum
Sesudah Keterangan
Kolektor - Terbuat dari
stainless steel - Dimensi 0,5m x
0,5 m - Sama dengan
sebelumnya Penggantian dilakukan
karena sudah pecah dan tidak layak digunakan
lagi Pipa
- Terbuat dari besi - Terdapat
beberapa bengkokan
- Diganti menjadi pvc - Dibuat menjadi lurus
tanpa bengkokan Bertujuan untuk
mengurangi kehilangan panas
Evaporator - Kaca metanol
terbuat dari plastik
- Diganti menjadi kaca transparan dan
mempunyai angka ukur Bertujuan untuk melihat
dan mengetahui volume methanol yang diserap
Kotak isolasi
- Terbuat dari sterofoam
- Hanya terdapat 1 lapisan
- Sama dengan sebelumnya,
- Terdapat 2 lapisan, dan dibagian dalam
ditambah lapisan rockwoll
Bertujuan untuk mengurangi kehilangan
panas
Isolasi pipa
- Sebelumnya tidak ada
- Terbuat dari karet gabus Bertujuan untuk
mengurangi kehilangan panas
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Skema Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi Setelah dilakukan beberapa modifikasi pada mesin pendingin sebelumnya
maka mesin pendingin siklus adsorpsi akan terlihat seperti pada gambar 3.4. Skema mesin pendingin siklus adsorpsi ini dengan jelas menggambarkan proses
yang terjadi di dalam mesin pendingin tersebut. Ada 2 proses utama yang terjadi yaitu proses desorpsi dan proses adsorpsi.
Proses desorpsi berlangsung pada siang hari dan proses adsorpsi berlangsung pada malam hari. Kedua proses ini terjadi secara alamiah akibat dari perpindahan panas
secara konveksi natural.
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya dilakukan penelitian mesin pendingin siklus adsorpsi. 1. Assembling
Assembling dilakukan sebelum pengujian, karena sebelumnya semua komponen masih dalam keadaan terpisah. Komponen dari mesin
pendingin dihubungkandirangkai antara kolektor, kondensor dan evaporator. Pada pipa sambungan, katup manometer dan baut pada kaca
metanol dilem dengan baik untuk menghindari kebocoran. Metanol sebanyak 2 liter dimasukkan ke dalam evaporator, setelah itu
katup masuk methanol ditutup rapat dan dilem kuat supaya tidak bocor. Air sebanyak 1 liter dimasukkan ke dalam wadah air, lalu diisolasi dengan
baik untuk mengurangi kehilangan panas. Wadah air ditempelkan di bawah metanol, lalu dibungkus dengan rapat
dengan box isolasi. 2. Pemvakuman
Pemvakuman dilakukan untuk mengetahui apakah mesin pendingin tersebut sudah tidak bocor lagi. Karena syarat berlangsungnya siklus
adsorpsi dengan baik adalah pada saat tekanan vakum -76 cmHg = -1 atm = -101,325 kPa. Setelah dilakukan pemvakuman mencapai tekanan
vakum biasanya tidak pernah mencapai -76 cmHg, alat tersebut dibiarkan selama 2 × 24 jam. Selanjutnya dilihat berapa penurunan
tekanannya, untuk mengetahui apakah alat tersebut bocor atau tidak. Jika terjadi kebocoran tekanannya mencapai 0 atm maka dilakukan
pemeriksaan ulang untuk mengetahui dimana letak kebocoran. Setelah itu
Universitas Sumatera Utara
dilakukan pengeleman supaya tidak bocor. Jika sudah tidak bocor lagi maka dilanjutkan ke tahap selanjutnya.
3. Pemasangan Termokopel Sebelum dilakukan pengujian maka termokopel harus dipasang, untuk
mengetahui distribusi temperatur di komponen-komponen mesin pendingin siklus adsorpsi. Dengan pembagian sebagai berikut :
Kolektor : 5 channel
Kondensor : 4 channel
Evaporator : 6 channel
Proses perekaman data temperatur menggunakan agilent dilakukan bersamaan dengan pemanasan awal.
4. Pemanasan Awal Setelah semua komponen tersambung sempurna dan tidak ada kebocoran
maka dilakukanpemanasan awal menggunakan lampu listrik 2 × 300 W. Pada saat pemanasan, katup adsorber dibuka dan katup evaporator ditutup.
Dimulai pada pukul 09.00 sampai pukul 17.00 WIB. Pemanasan adsorber selama ± 8 jam sampai temperatur bagian bawah kolektor mencapai 120
C. Suhu termostat dijaga konstan pada 200 C. Setelah temperatur bawah
kolektor konstan 120 C, dilakukan pemvakuman adsorber selama 30
menit lampu tetap hidup yang berfungsi untuk mengeluarkan gas dan uap air yang terdapat pada karbon aktif. Sebelum pemvakuman berakhir katup
evaporator dibuka perlahan-lahan. Metanol akan kelihatan mendidih, dan pemvakuman bisa dihentikan. Setelah pemvakuman, katup adsorber
ditutup dan proses dibiarkan berlangsung secara alami.
Universitas Sumatera Utara
Proses perekaman data temperatur tetap dilakukan, data ini sebagai siklus adsorpsi hari pertama.
5. Siklus Adsorpsi Proses adsorpsi pada malam hari, dibiarkan temperatur pada adsorber
turun seiring dengan turunnya temperatur lingkungan. Pada malam hari dengan turunnya temperatur adsorber, maka karbon aktif akan menyerap
metanol sehingga metanol akan menguap pada evaporator dan naik ke karbon aktif. Dengan penguapan metanol ini maka temperatur evaporator
punakan turun yang mengakibatkan temperatur air yang ada disekitarnya juga akan turun. Pengukuran tekanan dilakukan pada saat awal siklus
adsorpsi 6. Siklus Desorpsi
Proses desorpsi pada siang hari, kaca kolektor dipasang dan diisolasi dengan sempurna sehingga tidak ada udara yang mengalir pada adsorpsi.
Kotak isolasi dipastikan terisolasi dari semua sisi dengan baik. Kemudian adsorber di jemur dibawah matahari. Dengan naiknya temperatur adsorber
maka diharapkan terjadi proses desorpsi yaitu metanol akan menguap dan mengalir ke kondensor dan di kondensor uap metanol tersebut mencair dan
kembali ke evaporator. Tekanan adsorber dicatat pada saat awal siklus desorpsi.
3.5 Prosedur Penelitian
Kategori