Mesin penghasil air aki dengan disertai proses evaporative cooling.

(1)

MESIN PENGHASIL AIR AKI DENGAN DISERTAI PROSES

EVAPORATIVE COOLING

SKRIPSI

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

Oleh :

EKIN THEOPHILUS BANGUN NIM : 135214096

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

(2)

ACCU WATER MACHINE PRODUER ENTAILED WITH

EVAPORATIVE COOLING PROCESS

FINAL PROJECT

As Partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechainical Engineering

By :

EKIN THEOPHILUS BANGUN Student Number : 135214096

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

ABSTRAK

Sekarang ini mesin penghasil air aki yang ramah lingkungan, aman, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja dianggap sangat penting bagi masyarakat. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap, (b) Mengetahui karakteristik AC 3/4 PK yang digunakan sebagai mesin penghasil air aki, (c) Mengetahui jumlah air aki yang dihasilkan mesin penghasil air aki perjamnya.

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin penghasil air aki dibuat bekerja dengan siklus kompresi uap dengan daya kompresor 3/4 PK, dengan sistim tertutup dan humidifier. Variasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah jarak antar lubang pancuran 2 cm dan kecepatan kipas. Ukuran lemari mesin penghasil air aki yang digunakan dalam penelitin ini adalah panjang 1,5 m, lebar 1 m dan tinggi 2m.

Hasil penelitian menghasilkan; bahwa jarak antar lubang pancuran dan kecepatan kipas paling efektif untuk kurun waktu 120 menit menggunakan jarak antar lubang pancuran 2 cm dan kecepatan kipas 3 dengan laju aliran massa air aki sebesar 1,44 kg/jam dan untuk jarak antar lubang pancuran dan kecepatan kipas paling tidak efektif menggunakan jarak antar lubang pancuran 2 cm dan tanpa kipas.

Kata kunci : Mesin penghasil air aki, evaporative cooling.

(8)

ABSTRACT

Nowadays, machine accu water produser an environmentally-friendly, safe, practical and can be used anytime considered very important for the community. The aims of this research are ; ( a ) designing and assembling the machine accu water producer with a close vapor compression cycle System, ( b ) do examine the air conditioner characteristic 3 / 4 hp which used as a machine accu water produser, ( c) examine the amount of accu water produced machine producer accu water per hour.

The Research was done in the Laboratory Engineering Sanata Dharma University Yogyakarta. Accu water producer machines is made to work a close vapor compression cycle system with the power of compresor was 3/4 hp, Alt closed systems and humidifier . Various that used in this research was distance among showers holes 2 cm and fan speed. The size of the accu water producer machine used in research was 1,5 m for lenght , 1 m for width and 2 m for height.

The results of research shows that; That distance between shower holes and fan speed most effective to the past 120 minutes use the distance between shower holes 2 cm and fan speed 3 with the rate of flow of accu water mass 1,44 kg/hour And to the distance between shower holes and fan speed at least effective use of the distance between showers holes 2 cm and without a fan .

Keywords: Accu water producer machines, evaporative cooling.

(9)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan

rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib untuk mendapatkan gelar

sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan

skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi S.Si.,M.Math.Sc.,P.hd. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing

Skripsi.

3. Wibowo Kusbandono S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik

4. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta yang telah memberi bekal

ilmupengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini.

5. Ganepo Bangun dan Diana br. Surbakti sebagai orang tua saya yang telah

memberikan dukungan, baik secara materi maupun spiritual kepada penulis selama

(10)

belajar di Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

6. Maria Ovi Puspitasari sebagai kekasih saya yang telah memberikan dukungan

secara langsung maupun tidak langsung selama penulisan Skripsi ini.

7. Seluruh staf, Kepala Lab Energi dan seluruh Laboran Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang memberikan

kesempatan di dalam melakukan penelitian ini.

8. Rekan-rekan mahasiswa Prodi Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat

saya sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan

masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.

Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terimakasih.

Yogyakarta, 10 Juli 2017

Penulis

(11)

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

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

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latarbelakang ... 4

1.2 Rumusan masalah ... 4

1.3 Tujuan ... 4

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Manfaat ... 5

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKAN ... 6

2.1 Dasar Teori ... 6

2.1.1 Air Aki 6 2.1.1 Komponen-komponen Mesin ... 6

2.1.2 Siklus kompresi uap ... 17

(12)

2.1.3 Perhitungan-perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

... 20

2.1.4 Humidifier ... 23

2.1.5 Psychrometric Chart ... 24

2.1.5.1 Parameter-parameter Udara Psychrometric Chart ... 24

2.1.5.2 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric chart ... 27

2.1.5.3 Proses-proses yang terjadi pada Mesin Penghasil Air Aki ... 28

2.1.6 Perhitungan pada psychrometric chart ... 31

2.2 Tinjauan Pustaka ... 32

BAB III Metodologi penelitian ... 34

3.1 Metode Penelitian ... 34

3.2 Variasi Penelitian 34 3.3 Objek Penelitian ... 34

3.4 Alat dan Bahan Penelitian ... 36

3.4.1 Alat ... 36

3.4.2 Bahan ... 39

3.5 Alat bantu penelitian ... 41

3.6 Tata Cara Penelitian ... 43

3.6.1 Skema Penelitian ... 43

3.6.2 Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki ... 46

3.7 Skema Pengambilan Data Penelitian ... 46

3.8 Cara Pengambilan Data ... 48

3.9 Cara Mengolah Data ... 50

3.10 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 51

(13)

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

... 52

4.1 Hasil Penelitian ... 52

4.2 Perhitungan ... 55

4.3 Pembahasan ... 63

4.3.1 Pengaruh kecepatan kipas sebelum evaporator terhadap penambahan kadar uap air ... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 67

5.1 Kesimpulan ... 67

5.2 Saran ... 67

Daftar Pustaka 68 LAMPIRAN ... 69

Psychrometric chart tanpa kipas ... 69

Psychrometric chart kipas on kecepatan 1 ... 70

Psychrometric chart kipas on kecepatan 3 ... 71

Gambar mesin penghasil air aki ... 72

Hasil pengujian air aki ... 76

Air aki yang ada dipasaran 78

(14)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Kompresor Torak ... 9

Gambar 2.2a Kompresor hermetic ... 9

Gambar 2.2b Kompresor hermetic ... 10

Gambar 2.3 Kompresor open type ... 10

Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat ... 11

Gambar 2.5 Kondensor pipa bersirip ... 12

Gambar 2.6 Pipa kapiler ... 12

Gambar 2.7 Hand valve ... 13

Gambar 2.8 Automatic expansion valve ... 13

Gambar 2.9 Thermostatic expansion valve ... 14

Gambar 2.10 Evaporator dengan sirip ... 15

Gambar 2.11 Evaporator pipa-pipa ... 15

Gambar 2.12 Evaporator plat ... 15

Gambar 2.13 Jenis-jenis filter ... 16

Gambar 2.14 Kipas ... 16

Gambar 2.15 Siklus kompresi uap ... 17

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ... 18

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ... 18

Gambar 2.18 Gambar psychrometric chart ... 26

Gambar 2.19 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam Psychrometric chart ... 27

Gambar 2.20 Proses-proses pada mesin penghasil air aki pada Psychrometric chart ... 30

Gambar 3.1 Skema mesin penghasil air aki ... 35

Gambar 3.2 Bor listrik ... 36

(15)

Gambar 3.3 Gergaji ... 36

Gambar 3.4 Obeng ... 37

Gambar 3.5 Mistar atau meteran ... 37

Gambar 3.6 Pisau cutter ... 38

Gambar 3.7 Lakban ... 37

Gambar 3.8 Tang ... 38

Gambar 3.9 Tube cutter ... 38

Gambar 3.10 Tube expander ... 39

Gambar 3.11 Gas las Hi-cook ... 40

Gambar 3.12 Roda ... 40

Gambar 3.13 Tali ... 40

Gambar 3.14 Hygrometer ... 42

Gambar 3.15 Thermocouple dan penampil suhu digital ... 42

Gambar 3.16 Stopwatch ... 43

Gambar 3.17 Gelas ukur ... 43

Gambar 3.18 Skema pembuatan dan penelitian mesin ... 44

Gambar 3.19 Skema pengambilan data ... 47

Gambar 3.20 Contoh penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi ... 50

Gambar 4.1 P-h diagram mesin kompresi uap ... 56

Gambar 4.2 Psychrometric chart jarak lubang pancuran 2 cm dan tanpa kipas ... 60

Gambar 4.3 Jumlah massa air aki yang dihasilkan dari waktu ke waktu, untuk berbagai variasi ... 64

Gambar 4.4 Perbandingan kandungan uap air rata-rata ... 65

(16)

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 3.1 Tabel pengambilan data penelitian ... 49

Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian untuk jarak lubang antar pancuran 2 cm dan tanpa kipas

... 52

Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian untuk jarak lubang antar pancuran 2 cm dan on kipas kecepatan 1

... 53

Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian untuk jarak lubang antar pancuran 2 cm dan kipas on kecepatan 3

... 54

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan ... 63

Tabel 4.5 hasil air aki jika mesin dioperasikan selama 24 jam

... 64

(17)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latarbelakang

Seiring dengan perkembangan zaman, manusia semakin membutuhkan kemudahan dalam menjalankan pekerjaan sehari-hari untuk memaksimalkan waktu yang dimiliki. Demi mendapat kemudahan dalam melakukan pekerjaan, manusia membutuhkan alat bantu pekerjaan seperti alat bantu elektronik. Alat bantu elektronik digunakan karena dianggap lebih praktis dan mudah dalam mengoprasikan dan mengendalikan. Alat bantu elektronik atau bisa kita sebut barang elektronik membutuhkan tenaga listrik sebagai sumber energi agar dapat berfungsi. Ada banyak sumber tenaga listrik yang bisa digunakan untuk mengaktifkan barang elektronik. Beberapa sumber tenaga listrik, diantaranya adalah listrik PLN, baterai kering dan baterai cair atau aki (accu).

Dari ketiga jenis sumber tenaga listrik di atas aki (accu) memiliki keunggulan, yaitu mudah digunakan dimanapun dan kapanpun. Selain itu, aki

(accu) memiliki energi listrik yang lebih besar dibanding baterai kering. Namun,

aki (accu) memerlukan media untuk menghasilkan energi listrik yaitu, air aki atau

accu water. Air aki diperlukan agar terjadi reaksi kimia pada beberapa komponen

aki, sehingga dapat menghasilkan tegangan listrik. Kemudian, listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk mengaktifkan alat-alat elektronik.

Pada umumnya air aki dapat diperoleh dari beberapa proses, diantaranya adalah air aki yang diperoleh dari proses penyulingan air dan air aki dari proses

(18)

demineralisasi. Pada dasarnya air aki adalah air murni yang bersifat netral. Proses penyulingan air dilakukan dengan menguapkan air pada temperatur didihnya lalu uap didinginkan sehingga terjadi proses pengembunan. Air hasil pengembunan inilah yang menjadi hasil penyulingan yaitu air murni yang bersifat netral. Titik didih air pada tekanan 1 atm cukup tinggi, yaitu 100oC. Metode ini juga tidak ramah lingkungan karena menghasilkan gas buang pada proses pembakarannya. Proses demineralisasi dilakukan dengan mencampur air dengan cairan kimia, sehingga air dapat menjadi murni.

Diperlukan cara lain untuk memperoleh air aki yang lebih ramah lingkungan, lebih mudah dan tidak memerlukan senyawa kimia lain dalam proses pembuatannya. Salah satu alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap dengan proses humidifikasi-dehumidifikasi.

Keunggulan proses pembuatan air aki dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap bila dibandingkan dengan proses pembuatan air aki yang lain diantaranya adalah :

a. Lebih ramah lingkungan, karena tidak ada proses pembakaran.

b. Mesin dapat ditempatkan dimana saja dan bisa ditinggal dengan aman tanpa perlu pengawasan yang lebih pada saat mesin beroperasi.

c. Menjadi alternatif penghasil air aki selain dari proses penyulingan dan demineralisasi.

(19)

e. Tidak membutuhkan senyawa kimia lain untuk mendapatkan air aki seperti halnya pada proses demineralisasi.

Dibanding dengan proses demineralisasi, proses pembuatan air aki dengan mesin siklus kompresi uap ini memiliki kelemahan, yaitu membutuhkan sumber energi listrik yang cukup besar. Selain itu proses ini membutuhkan waktu yang lebih lama dalam menghasilkan air aki, berbeda dengan proses demineralisasi yang bisa menghasilkan air aki yang banyak dalam waktu lebih singkat. Namun, untuk pembuatan air aki, proses pembuatan air aki dengan mesin siklus kompresi uap ini lebih mudah dilakukan dibanding proses penyulingan dan proses demineralisasi hanya saja membutuhkan sumber energi listrik. Indri Yaningsih, Tri Istanto dan Wibawa Endra Juwana (2015) menguji pengaruh penggunaan refrigeran terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Dedet Hermawan dan Muhrom Khudhori (2015) menguji pengaruh kecepatan udara dan efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan dua penutup kaca terhadap unjuk kerja unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan mengguankan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Indri Yaningsih dan Tri Istanto (2014) desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi dianggap sebagai cara efisien dan menjanjikan dimana memanfaatkan kondenser dan evaporator dari pompa kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut.

Dengan latar belakang tersebut, penulis terpancing untuk mendalami pembuatan air aki dari mesin siklus kompresi uap dengan merancang dan melakukan penelitian tentang mesin pembuat air aki dari mesin siklus kompresi

(20)

uap. Diharapkan nilai efisiensi dari mesin pembuatan air aki yang dihasilkan dapat bersaing dengan proses pembuat air aki yang sudah ada di pasaran, sehingga bisa menjadi alternatif untuk menghasilkan air aki yang berkualitas.

1.2 Rumusan masalah

Pembuatan air aki selama ini dilakukan dengan cara penyulingan dan demineralisasi. Diperlukan solusi cerdas yang menghasilkan mesin pembuat air aki yang lebih ramah lingkungan dan praktis.

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian mesin pembuat air aki dengan siklus kompresi uap ini adalah :

a. Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap. b. Mengetahui karakteristik siklus kompresi uap yang digunakan sebagai mesin

penghasil air aki yang telah dibuat yaitu : COP aktual dan COP ideal dari mesin kompresi uap.

c. Efisiensi mesin kompresi uap.

d. Mengetahui jumlah air aki tertinggi yang dihasilkan mesin penghasil air aki perjamnya.

1.4 Batasan masalah

Batasan-batasan yang diambil di dalam penelitian ini adalah :

a. Mesin penghasil air aki bekerja dengan menggunakan mesin dengan siklus kompresi uap.

b. Komponen utama dari mesin siklus kompresi uap adalah kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler.

(21)

c. Daya kompresor yang digunakan sebesar 3/4 PK, komponen yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor.

d. Kipas tambahan pada kondensor dengan daya 35 Watt.

e. Komponen utama mesin siklus kompresi uap menggunakan komponen standar yang ada di pasaran.

f. Mesin siklus kompresi uap menggunakan refrigeran R 410a. g. Pada humidifier menggunakan :

a. Kipas dengan daya 40 watt dengan 3 sudu berdiameter 23 cm b. Pompa air dengan daya 125 watt

c. Pipa PVC berdiameter 0,5 inch

d. Panjang rangkaian pipa PVC 150 cm, lebar rangkaian pipa 50 cm e. Jarak antar baris pipa PVC 15 cm

f. Jarak antar lubang pada rangkaian pipa PVC 2 cm g. Diameter lubang pada rangkaian pipa PVC 3 mm

h. Ukuran cashing mesin penghasil air aki 1,5 m x 1 m x 2 m. 1.5 Manfaat

Manfaat dari penelitian tentang mesin pembuat air aki dengan siklus kompresi uap ini adalah :

a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang mesin pembuat air aki dengan siklus kompresi uap yang dapat ditempatkan di perpustakaan.

b. Dapat dipergunakan untuk referensi bagi peneliti lain yang melakukan penelitian sejenis.

(22)

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Air Aki

Air aki merupakan hasil dari air distilasi (aquadest), air aki adalah air

murni yang tidak mengandung logam,berbahan dasar air PDAM atau sumur akan

tetapi telah melewati proses pemurnian dengan cara penyulingan atau proses

demineralisasi. Air aki yang biasa dijual bebas dipasaran diperoleh dari proses

demineralisasi karena waktu yang dibutuhkan tidak lama untuk menghasilkan air

aki dengan proses ini, sedangkan proses penyulingan membutuhkan waktu yang

lama. Air aki yang diperoleh melalui proses penyulingan disebut aquadest

a. Air aki botol merah

Cairan yang berada dibotol merah disebut zuhur, biasanya digunakan pada

saat pengisian pertama ke aki. Unsur kimia yang terkandung adalah H2SO4, air aki

botol merah bukan aquadest.

b. Air aki botol biru

Cairan yang berada dibotol biru berisi air murni atau air yang sudah

melewati proses penyulingan. Air ini memiliki unsur H2O dan digunakan untuk

menabah air aki. Tetapi apabila sulit mendapatkan air aki ini maka air mineral

dapat digunakan sebagai keadaan darurat.

2.1.2 Komponen-komponen Mesin

Mesin pembuat air aki menggunakan mesin kompresi uap merupakan

sebuah sistem yang menghasilkan air aki dengan mengembunkan uap air yang ada

(23)

di udara. Pada dasarnya air aki yang dihasilkan merupakan uap air di udara yang

mengembun setelah didinginkan oleh evaporator. Uap air yang mengembun

karena temperatur yang rendah di evaporator kemudian berubah wujudnya

menjadi cair. Air hasil pengembunan ini ditampung dan menjadi produk air aki.

Air hasil pengembunan ini dapat dijadikan air aki karena sifat kimianya yang

netral atau murni.

Jumlah uap air yang ada di udara sangat berpengaruh terhadap banyaknya

air aki yang dapat dihasilkan. Semakin banyak uap air yang ada di udara, maka

akan semakin banyak pula jumlah air aki yang dihasilkan. Oleh sebab itulah

mesin ini membutuhkan tambahan rangkaian pencurah air untuk menghasilkan

uap air yang banyak, sehingga air aki yang dihasilkan akan bertambah.

Pada mesin pembuat air aki menggunakan mesin siklus kompresi uap

terdapat dua bagian utama, yaitu bagian mesin kompresi uap dan bagian pencurah

air. Pada bagian mesin kompresi uap menggunakan komponen-komponen mesin

kompresi uap, yaitu kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator dan

(24)

pencurah air antara lain adalah pompa air, rangkaian pipa PVC yang telah

dilubangi dan kipas untuk menghembuskan udara melewati curahan air menuju ke

evaporator.

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari

kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, filter dan kipas kondensor.

a. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan

rendah ke tekanan tinggi. Kompresor bekerja menghisap sekaligus mengkompresi

refrigeran sehingga terjadi sirkulasi atau perputaran refrigeran yang mengalir di

dalam pipa-pipa mesin pendingin. Jenis kompresor yang sering dipakai pada

mesin pendingin adalah kompresor hermetik yang merupakan kompresor torak

(reciprocating compressor) yang digerakkan oleh motor listrik. Jenis kompresor

torak lainnya yaitu kompresor semi hermetik dan kompresor open type.

Kompresor torak dapat dilihat pada Gambar 2.1. Motor penggerak

kompresornya berada dalam satu tempat atau rumah yang tertutup, bersatu dengan

kompresor. Motor penggerak langsung memutarkan poros kompresor, sehingga

jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran motornya. Kompresor

bekerja secara dinamis menghisap sekaligus mengkompresi refrigeran sehingga

terjadi sirkulasi refrigeran mengalir dalam pipa-pipa mesin pendingin. Fase yang

terjadi ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas yang keluar

kompresor berupa gas panas lanjut. Suhu gas refrigeran yang keluar dari

(25)

Gambar 2.1 Kompresor Torak

(26)

Gambar 2.2.b Kompresor hermetik

(27)

b. Kondensor

Kondensor adalah alat yang berfungsi sebagai tempat pengembunan atau

kondensasi refrigeran. Dalam kondensor berlangsung dua proses yaitu proses

penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh dan proses

berikutnya dari gas panas jenuh menuju ke cair jenuh. Proses pengembunan

refrigeran dari kondisi panas jenuh menuju ke cair jenuh berlangsung pada

tekanan tetap. Saat kedua proses tersebut berlangsung, kondensor membuang

kalor dalam bentuk panas ke lingkungan sekitar. Jenis kondensor yang sering

dipakai dalam kapasitas kecil adalah kondensor dengan bentuk jari-jari penguat,

pipa dengan plat besi dan pipa bersirip. Tiga jenis kondensor berdasarkan media

pendinginnya, kondensor berpendinginan udara (air cooled condenser),

kondensor berpendinginan air (water cooled condenser) serta kondensor

berpendinginan udara dan air (evaporative condenser). Umumnya kondensor yang

dipakai dalam mesin pindingin adalah kondensor pipa dengan jari-jari penguat,

sedangkan untuk mesin AC menggunakan jenis pipa bersirip.

(28)

Gambar 2.5 Kondensor pipa bersirip

c. Pipa kapiler

Menurut Stocker dan Jones (1989), pipa kapiler merupakan salah satu alat

ekspansi. Alat ini mempunyai dua kegunaan, yaitu menurunkan tekanan refrigeran

cair dan mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler umumnya

mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 m, dengan diameter dalam 0,5 hingga 2

mm. Ketika refrigeran mengalir di dalam pipa kapiler terjadi pernurunan tekanan

refrigeran dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam pipa kapiler. Proses

penurunan tekanan refrigeran dalam pipa kapiler berlangsung pada entalpi konstan

atau tetap. Pada saat refrigeran masuk dalam pipa kapiler, refrigeran dalam fase

cair penuh. Saat masuk ke dalam evaporator, refrigeran dalam fase cair dan gas.

Jenis alat ekspansi lainnya yang dapat digunakan untuk menurunkan tekanan,

yaitu hand valve, AXV (automatic expansion valve), TXV (thermostatic

expansion valve). Katup ekspansi jenis AXV dan TXV biasanya digunakan pada

(29)

Gambar 2.6 Pipa kapiler

Gambar 2.7 Hand valve

(30)

Gambar 2.9 Thermostatic expansion valve

d. Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan fase dari cair menjadi gas, atau

dapat disebut juga sebagai tempat penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan

energi kalor. Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan evaporator yaitu

berupa benda-benda yang ada di dalam evaporator mesin pendingin. Hal tersebut

terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari pada temperatur

sekelilingnya, sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran. Proses penguapan

refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan tetap dan suhu tetap. Berbagai

jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin pendingin adalah jenis pipa

dengan sirip, pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan pipa dengan plat. Gambar

2.10, Gambar 2.11 dan Gambar 2.12 menyajikan jenis-jenis evaporator tersebut.

Evaporator jenis pipa bersirip ditemui di kulkas dua pintu, evaporator jenis pipa

bersirip dengan jari-jari penguat ditemui di freezer, dan evaporator jenis pipa

(31)

Gambar 2.10 Evaporator dengan sirip

Gambar 2.11 Evaporator pipa-pipa Gambar 2.12 Evaporator plat

e. Filter

Filter adalah alat yang berguna untuk menyaring kotoran yang terbawa

saat proses sirkulasi refrigeran. Dengan adanya filter, refrigeran yang membawa

kotoran akan tersaring dan kemudian refrigeran yang telah melewati filter menjadi

lebih bersih sehingga proses sirkulasi refrigeran dapat berlangsung dengan

maksimal. Selain itu jika tidak ada filter, kotoran akan masuk ke dalam pipa

kapiler dan dapat membuat pipa kalor menjadi tersumbat dan menyebabkan

sistem menjadi tidak bekerja. Oleh sebab itu filter di tempatkan sebelum pipa

(32)

Gambar 2.13 Jenis-jenis filter

f. Kipas

Kipas ini terdiri dari motor listrik dan baling-baling. Kipas ini berfungsi

untuk menghembuskan udara ke arah kondensor. Udara yang dihembuskan oleh

kipas akan mempercepat proses perpindahan kalor dari kondensor menuju

lingkungan. Gambar 2.14 menyajikan kipas yang dipergunakan di dalam

penelitian ini.

Gambar 2.14 Kipas

Komponen utama dari sistem pencurah air antara lain adalah pipa PVC,

(33)

a. Pipa PVC

b. Pompa air

c. Kipas angin

d. Kotak penampungan air

e. Kran pipa PVC

2.1.3 Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan

refrigeran sebagai media kerjanya. Dalam siklus ini, refrigeran dikompresikan

sehingga mengalami kondensasi dan berubah menjadi bentuk cair. Kemudian

diuapkan kembali pada suhu rendah dengan menurunkan tekanan pada refrigeran.

Uap yang dihasilkan dari proses kompresi, berada pada fase uap kering atau biasa

disebut kompresi kering dan pada fase campuran uap-cair atau biasa disebut

kompresi basah. Kompresi basah ini biasanya dihindari, karena bisa menimbulkan

kerusakan pada kompresor.

Gambar 2.15 Rangkaian komponen siklus kompresi uap

Qout

Win

Qin

1 2 3

(34)

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

Proses dari siklus kompresi uap adalah sebagai berikut :

a. Proses kompresi (proses 1 – 2)

Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 – 2 dari

Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke

dalam kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah. Setelah mengalami

kompresi, refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Proses

(35)

b. Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh (proses 2 – 2a)

Proses pendinginan dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada

tahap 2 – 2a dari Gambar 2.16 dan Gambar 2.17. Proses ini juga biasa disebut

desuper heating, refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal

ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan karena suhu refrigeran

lebih tinggi dari suhu lingkungan.

c. Proses kondensasi (proses 2a – 2b)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a – 2b dari Gambar 2.16 dan

Gambar 2.17. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair

jenuh. Proses 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 pendinginan lanjut (proses 2b – 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b – 3 dari Gambar 2.16 dan

Gambar 2.17. Proses pendinginan lanjut merupakan proses penurunan suhu

refrigeran dari keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan

konstan. Proses ini diperlukan agar kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor

benar – benar berada dalam fase cair.

e. Proses penurunan tekanan (proses 3 – 4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3 – 4 dari Gambar 2.16 dan

Gambar 2.17. Dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan

mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran lebih

(36)

fase campuran cair dan gas.

f. Proses penguapan (proses 4 – 4a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 – 4a dari Gambar 2.16 dan Gambar

2.17. Dalam fasa campuran cair dan gas, refrigeran yang mengalir ke evaporator

memiliki tekanan dan temperatur rendah sehingga ketika menerima kalor dari

lingkungan, akan mengubah seluruh fasa fluida refriegeran menjadi gas jenuh.

g. Proses pemanasan lanjut (proses 4a – 1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a – 1 dari Gambar 2.15 dan

Gambar 2.16. Proses ini merupakan proses dimana uap refrigeran yang

meninggalkan evaporator akan mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki

kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh jenis pengendali

katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur

antara evaporator dan kompresor.

2.1.4 Perhitungan-perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan-entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin kompresi uap yang meliputi kerja kompresor,

energi yang dilepas kondensor, energi yang diserap evaporator, COPaktual,

COPideal, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran.

a. Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

pada diagram P-h titik 1-2 di Gambar 2.16 dapat dihitung menggunakan

Persamaan (2.3).

kg ,kJ h h

(37)

Pada persamaan ini ѡ adalah kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg),

ℎ1 adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) dan ℎ2 adalah nilai

entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg).

b. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 (lihat Gambar 2.16), perubahan

tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).

kg kJ h h

Qout = 2− 3, / (2.4) Pada persamaan ini Qout adalah energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan

massa refrigeran (kJ/kg), ℎ2 adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor

(kJ/kg) dan ℎ3 adalah nilai entalpi refrigeran keluar kondensor atau masuk pipa

kapiler (kJ/kg).

c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran

merupakan perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 (lihat Gambar 2.16), perubahan

entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.5).

Qin=h1−h4,kJ/kg _(2.5)

Pada persamaan ini Qin adalah energi kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigeran (kJ/kg), ℎ1 adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator

atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor (kJ/kg) dan ℎ4 adalah

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

keluar dari pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi

(38)

d. Coefficient of Performance aktual ( COPaktual)

Coefficient of Performance aktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.6)

in in aktual W Q

COP = (2.6)

Pada persamaan ini Qin adalah energi kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigeran (kJ/kg) dan Win adalah kerja kompresor persatuan massa

refrigeran (kJ/kg).

e. Coefficient of Performance ideal (COPideal)

Coefficient of Performance ideal dapat dihitung dengan Persamaan (2.7)

e c e ideal T T T COP −

= (2.7) Pada persamaan ini COPideal adalah Coefficient Of Performance maksimum yang

dapat dicapai mesin, Tc adalah suhu mutlak kondensor (K) dan Te adalah suhu

mutlak evaporator (K).

f. Efisiensi mesin kompresi uap (η)

Efisiensi mesin kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.8)

% 100 × = ideal aktual COP COP

η (2.8) Pada persamaan ini COPaktual adalah Coefficient Of Performance aktual mesin

kompresi uap dan COPideal adalah Coefficient Of Performance ideal mesin

kompresi uap.

g. Daya Kompresor Mesin Kompresi Uap

Daya kompresor dapat dihitung dengan Persamaan (2.9)

I V

(39)

Pada persamaan ini V adalah voltage dari kompresor (Volt) dan I adalah arus

listrik kompresor (Ampere), P kompresor adalah daya kompresor (J/s)

h. Laju Aliran Massa Refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.10)

in kompresor

W P

m = /1000 (2.10)

Pada persamaan ini Pkompresor adalah daya kompresor mesin kompresi uap

(kJ/detik) dan ᴡin adalah kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg). 2.1.5 Humidifier

Humidifier adalah perangkat yang digunakan untuk menambah kandungan

air di udara. Penambahan kandungan air di udara bertujuan untuk meningkatkan

nilai kelembaban relatif dan spesifik di udara. Humidifier biasanya digunakan

untuk menambahkan kandungan air di udara dalam suatu ruangan. Humidifier

diperlukan dalam menjaga udara di dalam ruangan agar memiliki kelembaban

yang sesuai dengan kebutuhan. Humidifier biasannya digunakan pada ruangan

rumah, kantor, atau pada industri. Penggunaan humidifier di ruangan rumah

bertujuan untuk menjaga kelembaban dan menurunkan suhu udara agar penghuni

dapat melakukan aktivitas dengan nyaman. Seperti yang telah diketahui,

penggunanan humidifier di rumah, disertai juga dengan proses penurunan suhu

udara, proses ini biasanya disebut dengan proses evaporative cooling. Sedangkan

pada industri, humidifier digunakan agar tingkat kelembaban udara tidak

(40)

2.1.6 Psychrometric chart

Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang

digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu .

Dengan Psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter

udara secara cepat dan cukup presisi. Untuk mengetahui nilai dari

properti-properti ( Tdb, Twb, W, RH, H, SpV ) bisa dilakukan apabila minimal dua buah

parameter tersebut sudah diketahui. Contoh gambar Psychrometric chart

ditampilkan pada Gambar 2.18.

2.1.6.1 Parameter-parameter Udara Psychrometric chart

Parameter-parameter udara Psychrometric chart : (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 Spesific (SpV).

a. Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb Temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang

diperoleh melalui pengukuran menggunakan termometer dengan bulb (tidak

diselimuti kain basah).

b. Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb Temperature adalah suhu udara pada keadaan kering yang

diperoleh melalui pengukuran menggunakan termometer dengan bulb (diselimuti

kain basah).

(41)

Dew-point Temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan

terjadinya pengembunan ketika didinginkan/diturunkan suhunya dan

menyebabkan adanya perubahan kandungan uap air di udara.

d. Specific Humidity (W)

Specific Humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam

setiap kilogram udara kering (kg air/kg udara kering).

e. Relative Humidity (%RH)

Relative Humidity adalah perbandingan jumlah air yang terkandung dalam

1m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1m3 dalam

bentuk persentase.

f. Enthalpy (H)

Enthalpy adalah jumlah panas total yang terkandung dalam campuran

udara dan uap air persatuan massa. Dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.

g. Volume Spesific (SpV)

Volume Spesific adalah volume dari udara campuran dengan satuan meter

(42)

2.18

sych

c ch

(43)

2.1.5.2 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 sensibel (sensible heating), (c) proses

pendinginan dan menaikkan kelembaban (evaporative cooling), (d) proses

pendinginan sensibel (sensible cooling), (e) proses humidify, (f) proses

dehumidify, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify), (h) proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidify).

Gambar 2.19 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam Psychrometric chart

a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify)

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify)

adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada

proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, temperatur bola basah,

(44)

Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat

mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya.

b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor

sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola

kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan

temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun

kelembaban relatif mengalami penurunan.

c. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (evaporative cooling)

Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (evaporative cooling)

berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara.

Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah

dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik

embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik.

d. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel

dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses ini,

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.

(45)

Proses humidify merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola

basah, titik embun dan kelembaban spesifik.

f. Proses dehumidify

Proses dehumidify 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.

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

Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify)

berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan kandungan uap air

pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, suhu

bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering.

h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidify)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. pada proses

ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola

kering.

2.1.5.3 Proses-proses yang terjadi pada Mesin Penghasil Air Aki

Proses-proses pada mesin penghasil air aki yang terjadi pada peralatan

penelitian, meliputi proses-proses evaporative cooling, proses pendinginan

(46)

Gambar 2.20 Proses-proses pada mesin penghasil air aki pada Psychrometric chart

a. Proses evaporative cooling (Proses d-a)

Proses evaporative cooling terjadi pada proses d-a dari Gambar 2.20.

Pada proses ini udara didinginkan disertai penambahan uap air. Pada proses ini

terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan penurunan

suhu bola kering. Proses ini terjadi saat air melewati curahan air.

b. Proses pendinginan sensibel (Proses a-b)

Proses pendiginan sensibel terjadi pada proses a-b dari Gambar 2.20, pada

proses ini terjadi pengambilan kalor sensibel dari udara oleh evaporator sehingga

temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses ini, terjadi penurunan pada

suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan

kelembaban relatif. Proses ini terjadi pada saat udara mulai memasuki evaporator.

c. Proses pendinginan dan proses pengembunan (Proses b-c)

Proses pendinginan dan proses prngembunan terjadi pada proses b-c dari

(47)

temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan

kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif tetap, pada RH :100%. Proses

ini terjadi ketika udara melalui evaporator, sebagian uap dari udara mengembun

menjadi air.

d. Proses pemanasan sensibel (proses c-d)

Proses pemanasan sensibel terjadi pada proses c-d dari Gambar 2.20, Pada

proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola

basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan

kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami

penurunan. Proses ini terjadi ketika udara yang keluar dari evaporator melalui

kondensor.

2.1.7 Perhitungan pada psychrometric chart

a. Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair)

laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair) dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.11)

t m mair air

∆ =

 (2.11)

Pada persamaaan ini ṁ adalah laju aliran massa air, �_�� adalah massa air, dan ∆� adalah waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan air.

b. Massa air yang dihasilkan persatuan massa udara

Massa air yang dihasilkan persatuan massa udara dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.12)

b a w

w= −

(48)

Pada persamaan ini ∆� adalah massa air yang dihasilkan persatuan massa udara,

�� adalah massa air yang dihasilkan persatuan massa udara pada titik b, ��adalah massa air yang dihasilkan persatuan massa udara pada titik a.

c. Laju aliran massa udara

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.13)

w m mudara air

∆ = 

 (2.13) Pada persamaan ini ṁ_{��} adalah laju aliran massa udara, ṁ_�� adalah laju aliran massa air yang diembunkan, ∆�adalah massa air yang dihasilkan persatuan massa udara.

d. Debit aliran udara

Debit aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.14)

udara udara m Q ρ 

= (2.14) Pada persamaan ini � adalah debit aliran udara, ṁ_{��}adalah laju aliran massa udara, ⍴_{��} adalah massa jenis udara.

2.2 Tinjauan Pustaka

Indri Yaningsih, Tri Istanto dan Wibawa Endra Juwana (2015) melakukan

penelitian untuk menguji pengaruh penggunaan refrigeran terhadap unjuk kerja

unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi

dan dehumidifikasi. Pada penelitian ini refrigeran yang digunakan adalah

HCR-134a, HCR-12 dan HFC-134a. Temperatur air laut dikondisikan pada temperatur

(49)

1.200 rpm, laju aliran volumentrik air laut dijaga sebesar 300 l/jam, dan air laut

dalam sistem ini disirkulasi ulang. Hasil penelitian menunjukkan unit desalinasi

berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan

dehumidifikas dengan menggunakan refrigeran HCR-134a menghasilkan produksi

air tawar sebesar 25,6 liter/hari dan COP aktual 5,5 lebih tinggi dibandingkan

dengan menggunakan refrigeran HCR-12 dan HFC-134a berturut-turut adalah

24,4 liter/hari, 22,1 liter/hari dan 5,4 dan 5,2. Air tawar hasil proses desalinasi

memiliki nilai salinitas 715 ppm.\

Dedet Hermawan dan Muhrom Khudhori (2015) melakukan penelitian

untuk menguji pengaruh kecepatan udara dan efisiensi kolektor surya plat datar

dua laluan dengan dua penutup kaca terhadap unjuk kerja unit desalinasi surya

berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan

dehumidifikasi. Unit ini terdiri dari sistem pompa kalor, Humidifier, dehumidifier

dan pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan dua penutup kaca.

Penelitian dilakukan secara indoor experiment. Energi surya dihasilkan dari

simulator surya dengan mengguankan lampu halogen. Pada penelitian ini

kecepatan udara divariasikan sebesar sebesar 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, dan 6 m/s,

sedangkan intensitas radiasi matahari sebesar 828 Watt/m2_{. Pada setiap variasi}

kecepatan udara, temperatur air laut dikondisikan pada temperatur konstan sebesar

45ᵒC, kompresor dioperasikan pada putaran 900 rpm, laju aliran volumentrik air

laut sebesar 300 liter/jam dan air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang. Laju

(50)

masuk humidifier sebesar 6 m/s. Laju produksi air tawar maksimum sebesar 2470

ml/jam.

Indri Yaningsih dan Tri Istanto (2014), melakukan penelitian dengan

menguji laju aliran massa udara terhadap produktivitas tawar unit desalinasi

berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan

dehumidifikasi. Pada penelitian tersebut laju aliran massa udara divariasikan

sebesar 0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202 kg/s, 0,0306 kg/s dengan cara mengatur

kecepatan udara sebesar 2 m/s, 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s. Untuk setiap pengujian,

laju aliran massa air laut masuk humidifier dijaga konstan sebesar 0,0858 kg/s,

temperatur air laut masuk humidifier dijaga konstan sebesar 45ᵒC, salinitas air laut

umpan sebesar 31.342 ppm dan air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa produktivitas air tawar unit desalinasi meningkat

dengan kenaikan laju aliran massa udara hingga ke sebuah nilai optimum dan

menurun setelah nilai optimun tersebut. Produksi air tawar optimum diperoleh

pada laju aliran massa udara 0,0202 kg/s yaitu sebesar 24,48 liter/hari. Produksi

air tawar unit desalinasi ini pada laju aliran massa air laut 0,0858 kg/s untuk laju

aliran massa udara 0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202 kg/s, 0,0306 kg/s

berturut-turut rata-rata sebesar 11,28 liter/hari, 18,72 liter/hari, 24,48 liter/hari, 23,04

liter/hari, 21,60 liter/hari. Air tawar hasil unit desalinasi memiliki nilai salinitas

(51)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Proses penelitian dilakukan dengan pengambilan data secara langsung

terhadap alat yang telah dibuat dan dilakukan di laboratorium, sehingga metode

penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental.

3.2 Variasai Penelitian

a. Variabel bebas

Variabel bebas merupakan variabel yang dapat diubah dalam melakukan

penelitian. Penelitian ini memiliki variabel bebas, yaitu kecepatan kipas angin

sebelum evaporator :

a) Kecepatan kipas nol ( tanpa kipas )

b) Kecepatan kipas 1 (1,28 m/detik )

c) Kecepatan kipas 3 (1,62m/detik )

b. Variabel terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang hasilnya tergantung pada variabel

bebas. Ketika penelitian berlangsung, akan diperoleh data yang kemudian diolah

dan dilakukan pembahasan. Variabel terikat pada penelitian ini adalah COPideal,

COPaktual, efisiensi mesin kompresi uap dan jumlah air aki yang dihasilkan

pejam-nya.

(52)

3.3 Objek Penelitian

Objek yang diteliti dalam penelitian ini adalah mesin penghasil air aki

dengan siklus kompresi uap. Mesin penghasil air aki yang diteliti dapat dilihat pada

Gambar 3.1 beserta penjelasan nama bagian-bagian mesin penghasil air aki yang

dijadikan objek penelitian.

Gambar 3.1 Skema mesin penghasil air aki

Pada Gambar 3.1 menunjukkan bagian-bagian mesin, yaitu bagian :

a. Evaporator,

b. Pompa air,

c. Kipas,

d. Rangkaian pipa PVC / Pencurah air,

e. Kondensor,

(53)

g. Bak penampungan air.

h. Gelas ukur

3.4 Alat dan Bahan Penelitian

Dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki ini diperlukan alat dan

bahan sebagai berikut :

3.4.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin penghasil

air aki antara lain :

a. Bor listrik

Bor listrik digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan

untuk pemasangan baut, dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Bor listrik

b. Gergaji

Gergaji digunakan untuk memotong papan kayu, tripleks, kayu balok yang

digunakan untuk pembuatan lemari mesin penghasil air aki, dapat dilihat pada

Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Gergaji

(54)

Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang

digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-), dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Obeng

d. Meteran dan Mistar

Meteran dan mistar digunakan uruk mengukur panjang, lebar dan tinggi

bahan yang akan digunakan dalam membuat mesin penghasil air aki, dapat dilihat

pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Mistar atau meteran

e. Pisau cutter

Pisau cutter digunakan untuk memotong suatau benda, dapat dilihat pada

Gambar 3.5.

Gambar 3.6 Pisau cutter

f. Lakban

Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan pada lemari

(55)

Gambar 3.7 Lakban

g. Tang

Tang digunakan untuk memotong, menarik, dan mengikat kawat agar

kencang, dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Tang

h. tube cutter

tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga, dapat dilihat pada

Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Tube cutter

i. Tube expander

Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung

pipa tembaga agar sambungan antar pipa lebih baik dan mempermudah proses

(56)

Gambar 3.10 Tube expander

j. Gas las Hi-cook

Peralatan las digunakan dalam penyambungan pipa tembaga, dapat dilihat

pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Gas las Hi-cook

k. Bahan las

Bahan las yang digunakan adalah perak, kawat las kuningan dan borak.

Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar sambungan pengelasan

lebih merekat.

3.4.2 Bahan

Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan mesin

penghasil air aki, antara lain :

a. Papan kayu dan tripleks

Papan kayu tripleks digunakan sebagai casing luar mesin penghasil air aki.

Sedangkan papan kayu digunakan sebagai rangka dalam dan meja atau penopang

(57)

b. Roda

Roda digunakan sebagai alat bantu untuk mempermudah pada saat

memindahkan mesin penghasil air aki, dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Roda

c. Tali

Tali digunakan untuk mengikat kipas pada mesin penghasil air aki, dapat

dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Tali

d. Kompresor

Penjelasan tentang kompresor dapat dilihat pada bagian 2.1.1

komponen-komponen mesin.

e. Kondensor

Penjelasan tentang kondensor dapat dilihat pada bagian 2.1.1

komponen-komponen mesin.

f. Evaporator

Penjelasan tentang evaporator dapat dilihat pada bagian 2.1.1

(58)

g. Pipa kapiler

Penjelasan tentang pipa kapiler dapat dilihat pada bagian 2.1.1

komponen-komponen mesin.

h. Filter

Penjelasan tentang filter dapat dilihat pada bagian 2.1.1

komponen-komponen mesin.

i. Refrigeran

Refrigeran adalah gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran.

berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis gas

yang digunakan dalam penelitian ini adalah R 410.

3.5 Alat Bantu Penelitian

Alat bantu yang digunakan untuk mendapatkan data pada penelitian ini

adalah termometer udara basah, termometer udara kering, thermocouple,

stopwatch, gelas ukur dan penampil suhu digital.

a. Termometer udara basah (Twb) dan udara kering (Tdb) (hygrometer)

Termometer udara basah digunakan untuk mengukur suhu udara basah

sedangkan termometer udara kering untuk mengukur suhu udara kering di ruangan,

(59)

Gambar 3.14 hygrometer

b. Thermocouple dan penampil suhu digital

Thermocouple digunakan untuk mengukur perubahan suhu pada saat

pengambilan data. Ujung thermocouple diletakkan atau ditempelkan pada bagian

yang akan diukur suhunya. Kemudian nyalakan penampil suhu digital untuk

mengetahui suhu pada bagian yang ingin diketahui suhunya. Bagian yang akan

diambil datanya menggunakan thermocouple dan penampil suhu digital yaitu suhu

kondensor, suhu evaporator.

Gambar 3.15 Thermocouple dan penampil suhu digital

c. Stopwatch

Stopwatch digunakan sebagai acuan waktu yang dibutuhkan saat

(60)

Gambar 3.16 stopwatch

d. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang dihasilkan

evaporator pada saat pengambilan data, dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 gelas ukur 3.6 Tata Cara Penelitian

3.6.1 Skema Penelitian

Mempersiapkan terelebih dahulu skema penelitian yang akan digunakan

saat penelitian, sebelum melakukan pengambilan data. Skema penelitian akan

mempermudah jalannya penelitian. Gambar 3.18 memperlihatkan skema

(61)

Gambar 3.18 Skema pembuatan dan penelitian mesin

Penelitian ini dimulai dengan menyiapkan komponen-komponen mesin

penghasil air aki seperti kipas angin, kompresor, kondensor, pompa air, katup air,

rangkaian pipa PVC, filter, pipa kapiler dan evaporator.

Setelah menyiapkan komponen-komponen mesin kemudian masuk pada

proses pembuatan mesin penghasil air aki, pada bagian ini kita merancang terlebih

(62)

komponen-komponen mesin tidak keliru dan mesin yang dibuat sesuai dengan fungsi dan

tujuannya. Setelah mesin sudah jadi, kemudian dilakukan beberapa kali percobaan

dengan 3 variasi dari percobaan pada mesin penghasil air aki untuk mengecek

kinerja mesin yang dibuat supaya data yang dihasilkan falid pada waktu

pengambilan data.

Tahap selanjutnya pengambilan data, pada tahap ini kita mempersiapkan

alat-alat ukur yang digunakan saat pengambilan data seperti Termometer udara

basah dan udara kering (hygrometer), Thermocouple, Stopwatch dan Gelas ukur.

Untuk mempermudah saat penulisan saat pengambilan data kita juga

mempersiapkan tabel penulisan data seperti pada tabel 3.1. Persiapan pengambilan

data sudah selesai kemudian masuk pada tahap pengambilan data, pengambilan data

dilakukan terhitung pada saat mesin dinyalakan atau mulai berkerja dan data

berikutnya di tulis setiap 10 menit sekali dan lakukan hal yang sama untuk lanjutan

pengambilan dengan 3 variasi dari percobaan pada mesin penghasil air aki .

Setelah data terkumpul kemudian mengolah data yang sudah didapatkan,

untuk menganalisis karakteristik dari mesin yang dibuat kita menggunakan

beberapa perhitungan. Untuk menghitung kerja kompresor menggunakan

persamaan 2.3, energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor menggunakan

persamaan 2.4, energi kalor yang diserap oleh evaporator menggunakan persamaan

2.5, Coefficient of Performance aktual menggunakan persamaan 2.6, Coefficient of

Performance ideal menggunakan persamaan 2.7, efisiensi mesin kompresi uap

menggunakan persamaan 2.8, daya kompresor mesin kompresi uap menggunakan

(63)

dengan memasukkan data-data yang sudah didapatkan pada rumus perhitungan

yang digunakan, kemudian menjadikan hasil pengolahan data sebagai pembahasan,

setelah semua selesai dapat ditarik kesimpulan dan saran dari mesin yang dibuat

dan penelitian selesai.

3.6.2 Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin penghasil air aki

yaitu :

a. Merancang bentuk dan model mesin penghasil air aki

b. Membuat dan memasang rangka serta kedudukan mesin penghasil air aki dengan

menggunakan bahan papan dan balok kayu.

c. Memasang tripleks sebagai penutup bagian luar rangka atau sebagai cashing

d. Pemasangan bak penampungan air dan bagian pancuran.

e. Pemasangan komponen mesin penghasil air aki seperti evaporator, kondensor,

kompresor, filter dan kipas.

f. Pemasangan sambungan-sambungan pipa dan pengelasan pipa tembaga

g. Menutup rapat setiap celah udara yang ada

h. Membuat lubang pada cashing mesin untuk pipa penyaluran hasil air aki.

i. Membuat lubang pada casihng mesin untuk pemasangan kelistrikan mesin.

3.7 Skema Pengambilan Data Penelitian

Skema pengambilan data penelitian menunjukkan penempatan susunan alat

bantu yang digunakan untuk pengambilan data pada mesin pendingin. Skema

pengambilan data penelitian mesin pendingin dapat dilihat pada Gambar 3.19.

(64)

udara kering dan basah , thermocouple APPA dan stopwatch.

Gambar 3.19 Skema pengambilan data

Pada Gambar 3.19 menunjukan skema pengambilan data penelitian mesin

penghasil air aki. Bagian-bagian yang diperlukan dalam pengambilan data

penelitian adalah sebagai berikut :

a. Termometer udara kering dan basah (Tdb dan Twb)

Termometer udara kering dan basah ini digunakan untuk mengukur suhu

udara setelah melewati kondensor dan suhu udara sebelum masuk evaporator.

b. Thermocouple dan penampil suhu digital (T3)

Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur

suhu refrigeran masuk evaporator.

c. Thermocouple dan penampil suhu digital (T4)

Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur

suhu udara keluar evaporator.

(65)

Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur

suhu refrigeran masuk kondensor.

e. Thermocouple dan penampil suhu digital (T2)

Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur

suhu udara setelah melewati kondensor.

f. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampilkan air aki yang dihasilkan.

3.8 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan mencatat data langsung dari

pengukuran. Langkah-langkah pengambilan data adalah sebagai berikut :

a. Pengambilan data diawali dengan menyiapkan alat mesin penghasil air aki.

b. Mengkalibrasi termometer yang digunakan untuk mengukur suhu.

c. Menyiapkan stopwatch, thermocouple, termometer udara basah dan udara

kering, serta gelas ukur.

d. Memasang thermocouple pada titik-titik yang akan diambil datanya.

e. Mencatat terlebih dahulu suhu dan tekanan setiap titik pengambilan data pada

menit ke- 0.

f. Menghidupkan mesin dan stopwatch pada waktu yang bersamaan.

g. Mencatat data yang pengamatan yang ditunjukan langsung pada thermocouple

APPA dan termometer udara basah dan kering serta jumlah air yang dihasilkan

setiap 10 menit sekali selama satu jam.

(66)

Data yang diukur saat pengambilan data dalam penelitian ini dapat dilihat

pada Tabel 3.1 berikut :

Tabel 3.1. Tabel pengambilan data penelitian

Waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb Hasil air

Menit (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (liter)

1. 0

2. 10

3. 20

4. 30

5. 40

6. 50

7. 60

8. 70

9. 80

11. 90

12. 100

13. 110

14. 120

Keterangan :

a. T1 adalah suhu refrigeran masuk kondensor.

b. T2 adalah suhu udara setelah melewati kondensor.

c. T3 adalah suhu refrigeran masuk evaporator.

(67)

e. Tdb adalah suhu udara bola kering setelah proses evaporative cooling.

f. Twb adalah suhu udara bola basah setelah proses evaporative cooling.

3.9 Cara Mengolah Data

Data yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat penelitian.

Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam tabel perhitungan. Berikut

langkah-langkah mengolah data :

a. Memasukan data yang diperoleh dari hasil pengujian ke dalam tabel.

b. Menggunakan data yang diperoleh untuk menggambarkan siklus kompresi uap

pada P-h diagram, sesuai dengan refrigeran yang digunakan. Gambar 3.20

merupakan contoh penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi.

(68)

c. Mendapatkan nilai entalpi h1, h2, h3, h4, suhu kondensor dan suhu evaporator

dari siklus kompresi uap pada P-h diagram.

d. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik

dari mesin pendingin dengan cara menghitung kalor yang dilepas oleh

kondensor (Qout), kalor yang diserap oleh evaporator (Qin), kerja yang

dilakukan oleh kompresor (Win), COP dan efisiensi dari mesin pendingin.

3.10 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan didapatkan dari hasil pengolahan data. Dengan pengolahan data

dapat dilakukan pembahasan terhadap hasil-hasil penelitian. Untuk mempermudah

pembahasan, hasil pengolahan data ditampilkan dalam bentuk grafik. Pembahasan

dilakukan dengan berdasarkan tujuan penelitian dan hasil-hasil dari peneletian yang

telah dilakukan orang lain. Kesimpulan diambil dari intisari hasil-hasil pembahasan

(69)

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin penghasil air aki

menggunakan mesin kompresi uap dengan variasi jarak antara lubang dan

kecepatan kipas sebelum evaporator meliputi; jumlah air yang dihasilkan, suhu

refrigeran masuk kondensor (T1) , suhu udara setelah melewati kondensor (T2),

suhu refrigeran masuk evaporator (T3), suhu udara keluar evaporator (T4), suhu

udara bola kering dan suhu udara bola basah setelah proses evaporative cooling (Tdb

dan Twb). Pengujian dilakukan 3 kali percobaan untuk setiap variasi jarak lubang

dan kecepatan kipas sebelum evaporator, kemudian dihitung hasil rata-ratanya.

Hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.3.

Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian untuk jarak lubang antar pancuran 2 cm

dan tanpa kipas sebelum evaporator

waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb hasil air

menit (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (liter)

0 59,77 48,10 21,67 23,87 37,17 29,17 0,000

10 62,03 49,17 22,50 25,77 38,83 29,83 0,217

20 63,73 49,57 22,70 26,07 39,33 30,33 0,427

30 63,70 49,90 22,70 26,20 39,67 30,50 0,637

40 64,17 50,17 23,03 26,30 40,00 30,83 0,847

50 64,43 50,43 23,10 26,53 40,33 31,00 1,057

(70)

waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb hasil air

menit (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (liter)

60 65,10 51,53 23,27 27,10 40,33 31,00 1,267

70 65,13 51,40 23,10 26,80 40,33 31,00 1,477

80 65,30 51,73 23,43 27,23 40,50 31,33 1,687

90 65,07 51,30 23,63 27,60 40,50 31,33 1,897

100 65,23 51,03 23,80 28,10 40,50 31,33 2,110

110 65,30 51,27 23,93 27,87 40,67 31,67 2,323

120 65,83 51,77 23,77 27,63 40,67 31,67 2,537

rata-rata 64,22 50,57 23,13 26,70 39,91 30,85

jumlah air aki yang dihasilkan perjam-nya 1,268

Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian untuk jarak lubang antar pancuran 2 cm

dan kipas sebelum evaporator on kecepatan 1

waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb hasil air

menit (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (liter)

0 59,27 46,57 19,87 22,60 35,00 26,83 0,000

10 60,87 47,00 20,50 23,67 36,17 27,67 0,227

20 62,13 48,37 21,00 24,30 37,33 28,33 0,450

30 63,07 49,33 21,50 24,97 37,83 28,83 0,670

40 63,70 49,40 21,70 25,27 38,33 29,17 0,890

50 64,43 49,80 22,30 25,77 38,83 29,50 1,110

(71)

waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb hasil air

menit (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (oC) (liter)

70 66,10 52,00 22,70 26,57 40,83 30,67 1,550

80 66,30 52,00 22,80 26,20 40,83 30,83 1,770

90 66,43 52,00 22,77 26,33 40,83 30,83 1,990

100 66,60 52,10 22,87 26,47 41,00 30,83 2,210

110 66,83 52,13 22,97 26,60 41,17 31,00 2,430

120 66,63 52,13 22,90 26,97 41,17 31,00 2,650

rata-rata 64,97 51,69 22,45 26,12 40,03 30,22

jumlah air aki yang dihasilkan perjam-nya 1,325

Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian untuk jarak lubang antar pancuran 2 cm

dan kipas sebelum evaporator on kecepatan 3

waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb hasil air

menit (o_C) ₍o_C) ₍o_C) ₍o_C) ₍o_C) ₍o_C) _(liter)

0 59,27 46,57 19,87 22,60 35,00 26,83 0,000

10 60,87 47,00 20,50 23,67 36,17 27,67 0,240

20 62,13 48,37 21,00 24,30 37,33 28,33 0,480

30 63,07 49,33 21,50 24,97 37,83 28,83 0,720

40 63,70 49,40 21,70 25,27 38,33 29,17 0,960

50 64,43 49,80 22,30 25,77 38,83 29,50 1,200

60 65,00 50,07 22,47 25,73 39,17 29,83 1,440

(72)

waktu T1 T2 T3 T4 Tdb Twb hasil air

menit (o_C) ₍o_C) ₍o_C) ₍o_C) ₍o_C) ₍o_C) _(liter)

80 65,50 50,87 22,60 26,27 40,00 30,33 1,920

90 65,73 51,13 22,83 26,57 40,17 30,50 2,160

100 65,73 51,17 22,97 26,63 40,50 30,83 2,400

110 66,33 51,27 23,30 26,77 40,67 31,00 2,640

120 66,50 51,63 23,30 26,93 41,00 31,00 2,880

rata-rata 64,14 49,77 22,06 25,51 38,82 29,54

jumlah air aki yang dihasilkan perjam-nya 1,440

4.2 Perhitungan

Diagram tekanan-entalpi siklus kompresi uap digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja mesin kompresi uap yang meliputi kerja kompresor, energi

yang dilepas kondensor, energi yang diserap evaporator, COPaktual, COPideal,

efisiensi dan laju aliran massa refrigeran dapat dilihat pada Gambar 4.1, yang

dimana garis tekanan ditentukan dari name plat yang terdapat pada mesin.

Dari Gambar 4.1 untuk tekanan kerja evaporator (tekanan rendah) P1 = 1,77

MPa suhu kerja evaporator (Tevap) sebesar 25,4oC (298,4 K), tekanan kerja

kondensor (tekanan tinggi) P2 = 3,21 MPa suhu kerja kondensor (Tkond) sebesar

52o_{C (325 K), entalpi pada titik 1 (h}

1) sebesar 429,7 kJ/kg, entalpi pada titik 2 (h2)

sebesar 445,9 kJ/kg, entalpi pada titik 3 sama dengan titik 4 (h3=h4) sebesar 294,5

(73)

r 4.1 P

-h di

agr

in kom

i ua

(74)

Perhitungan Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

pada diagram P-h titik 1-2 di Gambar 4.1 dapat dihitung menggunakan Persamaan

(2.3). Perhitungan kerja kompresor adalah sebagai berikut :

kg kJ W kg kJ kg kJ W h h W in in in / 2 , 16 / 7 , 429 / 9 , 445 1 2 = − = − =

a. Perhitungan Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 pada Gambar 4.1, perubahan tersebut

dapat dihitung dengan Persamaan (2.4). Perhitungan Energi kalor yang dilepaskan

oleh kondensor adalah sebagai berikut :

kg kJ Q kg kJ kg kJ Q h h Q out out out / 4 , 151 / 5 , 294 / 9 , 445 3 2 = − = − =

b. Perhitungan energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran

merupakan perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 pada Gambar 4.1, perubahan entalpi

tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.5). Perhitungan Energi kalor yang

diserap oleh evaporator adalah sebagai berikut :

kg kJ Q kg kJ kg kJ Q h h Q in in in / 2 , 135 / 5 , 294 / 7 , 429 4 1 = − = − =

(75)

COPaktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.6). Perhitungan COPaktual

adalah sebagai berikut :

345 , 8 / 2 , 16 / 2 , 135 = = = aktual aktual in in aktual COP kg kJ kg kJ COP W Q COP

d. Perhitungan Coefficient of Performance ideal (COPideal)

COPideal adalah COP maksimum yang dapat dicapai oleh mesin, Tc adalah

suhu mutlak kondensor (K) dan Te adalah suhu mutlak evaporator (K). Dapat dilihat

pada Gambar 4.1 dan dihitung dengan Persamaan (2.7). Perhitungan COPideal

adalah sebagai berikut :

218 , 11 4 , 298 325 4 , 298 = − = − = ideal ideal e c e ideal COP K K K COP T T T COP

e. Perhitungan efisiensi mesin kompresi uap (η)

Efisiensi mesin kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.8).

Perhitungan efisiensi mesin kompresi uap adalah sebagai berikut :

% 38 , 74 % 100 218 , 11 345 , 8 % 100 = × = × = η η η ideal aktual COP COP

f. Perhitungan kelembaban spesifik setelah melewati pancuran (Wa) dan

(76)

Kelembaban spesifik setelah melewati pancuran (Wa) dan kelembaban

spesifik sebelum memasuki pancuran (Wd) dapat dicari dengan menggunakan

psychrometric chart. Kelembaban spesifik setelah melewati pancuran (Wa) dapat

diketahui melalui garis kelembaban pada titik A atau suhu udara sesudah melewati

kondensor dan pancuran. Kemudian kelembaban spesifik sebelum memasuki

pancuran (Wc) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik pada titik D atau

suhu udara setelah melewati evaporator dan kondensor. Sebagai contoh

menentukan kelembaban spesifik setelah melewati pancuran (Wa) dan kelembaban

spesifik sebelum memasuki pancuran (Wc) pada mesin penghasil air aki untuk

(77)

(78)

g. Perhitungan massa air yang dihasilkan persatuan massa udara (∆�)

Massa air yang dihasilkan persatuan massa udara (∆�) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.12). Sebagai contoh perhitungan massa air

yang dihasilkan persatuan massa udara (∆�) rata-rata untuk variasi jarak lubang pancuran 2 cm dan kipas sebelum evaporator on kecepatan 3 adalah sebagi berikut

: udara air b a kg kg w w w w w / 0023 , 0 0204 , 0 0227 , 0 = ∆ − = ∆ = − ∆

h. Perhitungan laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair)

Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.11) untuk mempermudah perhitungan maka satuan

hasil air aki dalam volume dikonversi terlebih dahulu menjadi satuan massa (1 liter

sama dengan 1 kg). Sebagai contoh perhitungan laju massa air yang diembunkan

(ṁair) rata-rata untuk variasi jarak lubang pancuran 2 cm dan kipas sebelum

evaporator on kecepatan 3 adalah sebagai berikut :

jam kg m jam kg m t m m air air air air / 440 , 1 2 880 , 2 = = ∆ =   

i. Perhitungan laju aliran massa udara (ṁudara)

laju aliran massa udara (ṁudara) dapat dihitung dengan menggunakan

(79)

rata-rata untuk variasi jarak lubang pancuran 2 cm dan kipas sebelum evaporator on

kecepatan 3 adalah sebagai berikut :

det / 174 , 0 det 3600 : / 0023 , 0 / 440 , 1 udara udara udara air air udara air udara kg m kg kg jam kg m w m m = = ∆ =    

j. Perhitungan debit aliran udara (Qudara)

Debit aliran udara (Qudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.14). Sebagai contoh perhitungan debit aliran udara (Qudara) rata-rata dengan nilai

rho udara (⍴udara) sebesar 1,2 kg/m3 untuk variasi jarak lubang pancuran 2 cm dan

kipas sebelum evaporator on kecepatan 3 adalah sebagi berikut :

det / 145 , 0 / 2 , 1 det / 174 , 0 3 3 m Q m kg kg Q m Q udara udara = = = _ρ

(80)

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan

Wa Wd ∆W Qudara ṁudara ṁair

kgair/kgudara kgair/kgudara kgair/kgudara m3/detik kgudara/detik kgair/jam

0,0228 0,0223 0,0005 0,587 0,705 1,268

0,0235 0,0216 0,0019 0,161 0,194 1,325

0,0227 0,0204 0,0023 0,145 0,174 1,440

4.3 Pembahasan

Dari Tabel 4.1 s/d 4.4 dan Gambar 4.3 dapat diketahui bahwa mesin

penghasil air aki sistem tertutup yang dibuat mampu menghasilkan air aki. Massa

air aki yang dihasilkan dengan rentang waktu 120 menit tanpa kipas sebelum

evaporator dengan hasil air aki 2,54 kg, kipas sebelum evaporator on kecepatan 1

dengan hasil 2,65 kg dankipas sebelum evaporator on kecepatan 3 dengan hasil

(81)

Gambar 4.3 Jumlah massa air aki yang dihasilkan dari waktu ke waktu, untuk berbagai variasi

Berdasarkan Gambar 4.3 dapat diketahui bahwa untuk kipas sebelum

evaporator on kecepatan 3 menghasilkan air aki paling banyak dengan hasil 1,44

kg dalam rentang waktu 1 jam , sedangkan tanpa kipas sebelum evaporator

menghasilkan air aki paling sedikit dengan hasil 1,268 kg dalam rentang waktu 1

jam.

Tabel 4.5 hasil air aki jika mesin dioperasikan selama 24 jam

On kecepatan kipas sebelum evaporator jumlah air yang dihasilkan (kg/jam) proses yang dibutuhkan (dikalikan) tolal hasil (kg/hari)

1 kecepatan 3

(1,62 m/detik) 1,440 24 34,56 2 kecepatan1

(1,28 m/detik) 1,325 24 31,80 3 tanpa kipas 1,268 24 30,43

Jika mesin penghasil air aki dioperasikan selama 24 jam maka hasil air aki

yang didapatkan dapat dihitung. Dari Tabel 4.7 dapat diketahui bahwa air aki yang

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

0 10 20 30 40 50 60

m a ss a a ir a k i se la m a p ro se s (k g ) waktu (menit) tanpa kipas

kipas kecepatan 1 ( 1,28 m/detik )

kipas kecepatan 3 ( 1,62 m/detik )

(82)

dihasilkan dari tiga variasi yang dilakukan, hasil air aki jika mesin penghasil air aki

dioperasikan selama 24 jam yaitu, kipas sebelum evaporator on kecepatan 3

menghasilkan air aki dengan total 34,56 kg/hari, kipas sebelum evaporator on

kecepatan 1 menghasilkan air aki dengan total 31,80 kg/hari, dan tanpa kipas

sebelum evaporator menghasilkan air aki dengan total 30,43 kg/hari. Maka dapat

dikatakan kecepatan kipas paling efektif untuk kurun waktu 24 jam adalah kipas

sebelum evaporator on kecepatan 3 dan yang tidak efektif adalah tanpa kipas

sebelum evaporator.

4.3.1 Pengaruh kecepatan kipas sebelum evaporator terhadap penambahan kadar uap air

Pada psychrometric chart penambahan kadar uap air paling besar adalah

pada jarak lubang antar pancuran 2 cm dan kipas sebelum evaporator on kecepatan

3. Hal ini disebabkan karena kipas yang digunakan bekerja dengan maksimal dalam

menghisap kandungan uap air pada pancuran sehingga kandungan uap air yang

akan diserap evaporator semakin banyak. Pada penelitian jarak lubang antar

pancuran 2 cm dan kipas sebelum evaporator on kecepatan 1 merupakan kecepatan

yang cukup baik dalam meningkatkan kandungan uap air. semakin cepat kecepatan

kipas yang digunakan, maka semakin banyak kandungan uap air yang dihasilkan.

Hal ini terbukti pada variasi jarak lubang antar pancuran 2 cm dan tanpa kipas

sebelum evaporator mendapatkan penambahan kandungan uap air paling sedikit.

Perbandingan penambahan uap air untuk setiap variasi dapat dilihat pada Gambar

(83)

Gambar 4.4 Perbandingan kandungan uap air rata-rata

0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025

∆W

)

waktu (menit)

tanpa kipas kipas kecepatan 1 kipas kecepatan 3

(84)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan sebagai berikut :

a. Mesin penghasil air aki dengan sistem tertutup berhasil dirakit dan dapat

bekerja dengan baik, dengan kondisi udara yang masuk evaporator memiliki

suhu udara bola kering sekitar 38,82oC, suhu udara bola basah sekitar 29,54oC,

serta kelembaban relatif udara sebelum memasuki evaporator sekitar 50%,

dengan kelembaban spesifik sekitar 0,0023 kgair/kgudara.

b. COPaktual dari mesin kompresi uap sebesar 8,345 dan COPideal dari mesin

Kompresi uap sebesar 11,218.

c. Efisiensi siklus kompresi uap yang digunakan sebesar 74,38 %.

d. Jumlah air aki terbanyak 1,44 liter/jam dengan kipas sebelum evaporator on

kecepatan 3 ( 1,62 m/detik ).

5.2. Saran

Beberapa saran terkait dengan penelitian yang telah dilakukan :

a. Suhu kerja evaporator sebaiknya coba diturunkan bila ingin mendapatkan

jumlah air aki perjam-nya meningkat.

b. Jumlah lubang pada bagian pancuran sebaiknya ditambah bila diinginkan

jumlah air aki yang dihasilkan meningkat jumlahnya.

c. Desain cashing mesin penghasil air aki, disempurnakan, agar aliran udara dapat

mengalir secara maksimal.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

ABSTRAK

(6)

Mesin penghasil air aki dengan disertai proses evaporative cooling.