Rancang Bangun Absorber Pada Mesin Pendingin Menggunakan Siklus Absorbsi Dengan Pasangan Refrijeran-Absorbent Amonia-Air
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pengkondisian udara adalah suatu proses perlakuan terhadap udara suatu
ruang guna mencapai temperatur kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni
yang berada di dalamnya. Sistem refrigerasi pada saat ini sudah menjadi kebutuhan
pokok yang mutlak diperlukan oleh banyak bangunan di seluruh dunia bahkan pada
daerah yang suhu musim panasnya tidak terlalu tinggi. Sistem refrigerasi diperlukan
karena dapat menyerap kalor yang dikeluarkan oleh orang orang yang beraktifitas,
cahaya lampu,dan peralatan listrik lainnya. Di wilayah yang beriklim tropis seperti
Indonesia, sistem refrigerasi dapat mendukung terciptanya suasana kerja yang lebih
efektif dibandingkan dengan yang tidak menggunakan sistem refrigerasi.
Sistem refrigerasi kompresi uap pada saat ini merupakan sistem refrigerasi
yang paling banyak digunakan untuk mendinginkan ruang/bangunan karena sistem
ini lebih mudah dalam hal instalasinya. Namun untuk masa sekarang,dimana biaya
pemakaian listrik terus meningkat, sistem refrigerasi kompresi uap akan
mengeluarkan biaya yang cukup mahal karena kompresor memerlukan pemakaian
listrik terus meningkat,sistem refrigerasi kompresi uap akan mengeluarkan biaya
yang cukup mahal karena komponen kompresor memerlukan pemakaian listrik yang
besar. Selain itu pemakaian refrijeran yang berupa senyawa hidrokarbon-flourine
(fluorinated hydrocarbons) mengakibatkan timbulnya efek rumah kaca (greenhouse
efeect) yaitu makin menipisnya lapisan ozon di stratosfer. Pada sistem refrigerasi
absorbsi pengeluaran biaya pemakaian energi dapat ditekan karena tidak
menggunakan kompresor dan biaya perawatan lebih mudah.
Berdasarkan data statistik produksi energi Indonesia hanya bertumbuh 1,4 %
bahkan menurun hingga level terendah sejak tahun 1969 sementara konsumsi energi
nasional meningkat 3,1 % atau dua kali lipat selama 16 tahun terakhir (Bp statistical
review,2015), Memperhatikan isu krisis energi dan isu lingkungan, mesin pendingin
siklus absorpsi merupakan solusi yang tepat untuk melakukan pengkondisian udara.
Panas buang dirasa bisa dimanfaatkan untuk mesin pendingin siklus absorpsi. Mesin
ini digerakkan oleh panas buang atau sumber panas lainnya dan hanya sedikit
menggunakan energi listrik atau energi mekanik. Mengingat siklus absorpsi adalah
siklus termodinamika yang dapat digunakan sebagai siklus refrigerasi dan
Universitas Sumatera Utara
digerakkan oleh energi dalam bentuk panas. Dan salah satu keistimewaan siklus ini
adalah panas yang digunakan untuk menjalankan siklus dapat berupa sumber panas
yang temperaturnya kurang dari 200⁰C (Yunus A.Cengel,2010:631). Panas seperti
ini dapat kita temui disekitar kita seperti panas buang knalpot dan energi matahari.
Hali ini dibuktikan dari data dari statistic ekonomi Indonesia seperti pada tabel 1.1.
Sumber Energi
Potensi
Kapasitas terpasang
Energi Panas Bumi
27 GW
807 MW
Energi Panas matahari
4,8 kWh/m2/hari
8 MW
Tabel 1.1 Potensi sumber energi panas di Indonesia
(Statistik ekonomi Indonesia :2004)
Siklus refrigerasi absorbsi adalah proses refrigerasi yang memanfaatkan dua
jenis fluida. Masukan kalor sebagai sumber energi utama pada sistem ini,sejumlah
kecil masukan kalor namun bukan seperti msukan listrik pada mesin kompresi uap
yang lebih sering dikenal. Baik siklus refrigerasi kompresi uap maupun siklus
refrigerasi absorbsi melakukan proses penyerapan lingkungan melalui penguapan
refrijeran pada temperatur rendah dan pelepasan kalor pada kondensasi refrijeran
pada tekanan yang lebih tinggi. Pada kedua jenis siklus terdapat perbedaan pada cara
meciptakan perbedaan tekanan dan penggerak terjadinya siklus refrijeran. Pada
siklus kompresi uap digunakan kompresor mekanis tenaga listrik untuk menekan
refrijeran sehingga bertekanan tinggi.
Pada siklus absorbsi pompa dan fluida sekunder penyerap refrijeran atau
disebut absorbant digunakan untuk menjalankan sirkulasi. Pada penelitian mesin
pendingin siklus absorpsi ini digunakan absorbate yang bertindak sebagai fluida
kerja yang melakukan pendinginan yaitu Amonia.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian skripsi ini yaitu:
1. Merancang dan membuat model fisik dari absorber sebagai salah satu komponen
dari mesin pendingin siklus absorbsi.
2. Menganalisa unjuk kerja dari absorber dengan pasangan refrijeran-absorben
adalah amonia-air.
Universitas Sumatera Utara
3. Mengetahui karakteristik absorber pada sistem pendingin absorbsi.
4. Menghitung efektifitas dari absorber
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada :
1. Perancangan dan pembuatan absorber
2. Pasangan refrijeran dan absorbent yang dipakai adalah Amonia dan air.
3. Variabel yang diamati pada penelitian ini adalah :
•
Temperatur uap ammonia
•
Temperatur ammonia konsentrasi lemah
•
Temperatur larutan ammonia konsentraasi tinggi
•
Temperatur air pendingin
1.4. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan skripsi ini adalah :
1. Menghasilkan rekomendasi sistem pendingin yang hemat energi
2. Memberikan sumbangan data yang diperlukan penelitian selanjutnya
3. Menghasilkan rekomendasi pemanfaatan energi yang terbuang dalam hal ini
panas gas buang.
1.5. Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab sebagai berikut :
Bab I
: Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup pengujian.
Bab II
: Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai siklus
absorbsi,prinsip kerja siklus absorbsi, dan parameter dalam perancangan
absorber.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian, bahan
dan peralatan yang dipakai, serta tahapan dan prosedur pengujian.
Bab IV : Hasil dan Pembahasan
Universitas Sumatera Utara
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian melalui
pembahasan perhitungan dan analisa dengan menuangkan ke dalam bentuk tabel
dan grafik.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup yang berisikan kesimpulan dan saran untuk penelitian
selanjutnya.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat table yang digunkan dan hasil data yang diperoleh
dari pengujian dalam bentuk tabel dan gambar.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pengkondisian udara adalah suatu proses perlakuan terhadap udara suatu
ruang guna mencapai temperatur kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni
yang berada di dalamnya. Sistem refrigerasi pada saat ini sudah menjadi kebutuhan
pokok yang mutlak diperlukan oleh banyak bangunan di seluruh dunia bahkan pada
daerah yang suhu musim panasnya tidak terlalu tinggi. Sistem refrigerasi diperlukan
karena dapat menyerap kalor yang dikeluarkan oleh orang orang yang beraktifitas,
cahaya lampu,dan peralatan listrik lainnya. Di wilayah yang beriklim tropis seperti
Indonesia, sistem refrigerasi dapat mendukung terciptanya suasana kerja yang lebih
efektif dibandingkan dengan yang tidak menggunakan sistem refrigerasi.
Sistem refrigerasi kompresi uap pada saat ini merupakan sistem refrigerasi
yang paling banyak digunakan untuk mendinginkan ruang/bangunan karena sistem
ini lebih mudah dalam hal instalasinya. Namun untuk masa sekarang,dimana biaya
pemakaian listrik terus meningkat, sistem refrigerasi kompresi uap akan
mengeluarkan biaya yang cukup mahal karena kompresor memerlukan pemakaian
listrik terus meningkat,sistem refrigerasi kompresi uap akan mengeluarkan biaya
yang cukup mahal karena komponen kompresor memerlukan pemakaian listrik yang
besar. Selain itu pemakaian refrijeran yang berupa senyawa hidrokarbon-flourine
(fluorinated hydrocarbons) mengakibatkan timbulnya efek rumah kaca (greenhouse
efeect) yaitu makin menipisnya lapisan ozon di stratosfer. Pada sistem refrigerasi
absorbsi pengeluaran biaya pemakaian energi dapat ditekan karena tidak
menggunakan kompresor dan biaya perawatan lebih mudah.
Berdasarkan data statistik produksi energi Indonesia hanya bertumbuh 1,4 %
bahkan menurun hingga level terendah sejak tahun 1969 sementara konsumsi energi
nasional meningkat 3,1 % atau dua kali lipat selama 16 tahun terakhir (Bp statistical
review,2015), Memperhatikan isu krisis energi dan isu lingkungan, mesin pendingin
siklus absorpsi merupakan solusi yang tepat untuk melakukan pengkondisian udara.
Panas buang dirasa bisa dimanfaatkan untuk mesin pendingin siklus absorpsi. Mesin
ini digerakkan oleh panas buang atau sumber panas lainnya dan hanya sedikit
menggunakan energi listrik atau energi mekanik. Mengingat siklus absorpsi adalah
siklus termodinamika yang dapat digunakan sebagai siklus refrigerasi dan
Universitas Sumatera Utara
digerakkan oleh energi dalam bentuk panas. Dan salah satu keistimewaan siklus ini
adalah panas yang digunakan untuk menjalankan siklus dapat berupa sumber panas
yang temperaturnya kurang dari 200⁰C (Yunus A.Cengel,2010:631). Panas seperti
ini dapat kita temui disekitar kita seperti panas buang knalpot dan energi matahari.
Hali ini dibuktikan dari data dari statistic ekonomi Indonesia seperti pada tabel 1.1.
Sumber Energi
Potensi
Kapasitas terpasang
Energi Panas Bumi
27 GW
807 MW
Energi Panas matahari
4,8 kWh/m2/hari
8 MW
Tabel 1.1 Potensi sumber energi panas di Indonesia
(Statistik ekonomi Indonesia :2004)
Siklus refrigerasi absorbsi adalah proses refrigerasi yang memanfaatkan dua
jenis fluida. Masukan kalor sebagai sumber energi utama pada sistem ini,sejumlah
kecil masukan kalor namun bukan seperti msukan listrik pada mesin kompresi uap
yang lebih sering dikenal. Baik siklus refrigerasi kompresi uap maupun siklus
refrigerasi absorbsi melakukan proses penyerapan lingkungan melalui penguapan
refrijeran pada temperatur rendah dan pelepasan kalor pada kondensasi refrijeran
pada tekanan yang lebih tinggi. Pada kedua jenis siklus terdapat perbedaan pada cara
meciptakan perbedaan tekanan dan penggerak terjadinya siklus refrijeran. Pada
siklus kompresi uap digunakan kompresor mekanis tenaga listrik untuk menekan
refrijeran sehingga bertekanan tinggi.
Pada siklus absorbsi pompa dan fluida sekunder penyerap refrijeran atau
disebut absorbant digunakan untuk menjalankan sirkulasi. Pada penelitian mesin
pendingin siklus absorpsi ini digunakan absorbate yang bertindak sebagai fluida
kerja yang melakukan pendinginan yaitu Amonia.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian skripsi ini yaitu:
1. Merancang dan membuat model fisik dari absorber sebagai salah satu komponen
dari mesin pendingin siklus absorbsi.
2. Menganalisa unjuk kerja dari absorber dengan pasangan refrijeran-absorben
adalah amonia-air.
Universitas Sumatera Utara
3. Mengetahui karakteristik absorber pada sistem pendingin absorbsi.
4. Menghitung efektifitas dari absorber
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah pada :
1. Perancangan dan pembuatan absorber
2. Pasangan refrijeran dan absorbent yang dipakai adalah Amonia dan air.
3. Variabel yang diamati pada penelitian ini adalah :
•
Temperatur uap ammonia
•
Temperatur ammonia konsentrasi lemah
•
Temperatur larutan ammonia konsentraasi tinggi
•
Temperatur air pendingin
1.4. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan skripsi ini adalah :
1. Menghasilkan rekomendasi sistem pendingin yang hemat energi
2. Memberikan sumbangan data yang diperlukan penelitian selanjutnya
3. Menghasilkan rekomendasi pemanfaatan energi yang terbuang dalam hal ini
panas gas buang.
1.5. Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab sebagai berikut :
Bab I
: Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, dan ruang lingkup pengujian.
Bab II
: Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai siklus
absorbsi,prinsip kerja siklus absorbsi, dan parameter dalam perancangan
absorber.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian, bahan
dan peralatan yang dipakai, serta tahapan dan prosedur pengujian.
Bab IV : Hasil dan Pembahasan
Universitas Sumatera Utara
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian melalui
pembahasan perhitungan dan analisa dengan menuangkan ke dalam bentuk tabel
dan grafik.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup yang berisikan kesimpulan dan saran untuk penelitian
selanjutnya.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat table yang digunkan dan hasil data yang diperoleh
dari pengujian dalam bentuk tabel dan gambar.
Universitas Sumatera Utara