TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

  KARAKTERISTIK PENDINGIN ADSORPSI AMONIA-CaCl

  2 ENERGI TERMAL TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Mesin Diajukan Oleh:

  HOUTSMA SIMON TOMBOY NIM : 095214015 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  2012

  CHARACTERISTIC OF THERMAL ENERGY AMMONIA-CaCl

  2 ADSORPTION REFRIGERATION FINAL PROJECT Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

  By: HOUTSMA SIMON TOMBOY Student Number : 095214015 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2012

  

ABSTRAK

Negara-negara berkembang belum semua daerah memiliki jaringan listrik

sehingga diperlukan sistim pendingin yang dapat bekerja tanpa adanya energi

listrik. Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah

sistem pendingin adsorpsi Amonia-CaCl

  2 . Sistem pendingin adsorpsi Amonia- CaCl 2 hanya memerlukan energi termal untuk dapat bekerja. Unjuk kerja alat pendingin menggunakan adsorben CaCl

  2 yang dijual di pasar lokal belum banyak

diketahui. Tujuan penelitian adalah mengetahui temperatur terendah dan koefisien

unjuk kerja (COP) yang dapat dicapai alat pendingin adsorpsi Amonia-CaCl

  2 .

  Pada penelitian ini pendingin adsorpsi Amonia-CaCl 2 menggunakan stainless

steel sebagai material dengan dimensi diameter tabung generator 10 cm dengan

panjang 40 cm Alat pendingin adsorpsi Amonia-CaCl 2 yang digunakan pada

penelitian ini terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yakni (1) Katup desorpsi-

adsorpsi (2) generator dan (3) evaporator sekaligus berfungsi sebagai kondensor.

Variabel yang divariasikan adalah : (1) Massa CaCl 2 : 425 gram dan 850 gram (2)

Tekanan amonia : 1 bar, 9 bar , 11,5 bar, 11,7 bar dan 12,3 bar (3) massa ammonia

o

  

: 7,7gram, 14,3gram, 18,2 gram, 20,6 gram. Temperatur terendah sebesar 0 C

dihasilkan oleh variasi massa CaCl 850 gram dengan massa amonia 20,6 gram

  2

dengan tekanan 11,5 bar dan COP tertinggi dihasilkan oleh massa amonia 14,3

gram dengan CaCl

  2 850 gram pada tekanan amonia 9 bar.

  Kata kunci: Pendingin adsorpsi, Amonia-CaCl 2 , Energi termal, Temperatur terendah.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Sempurna,

sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini

merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program

studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Penulis merasa bahwa penilitian yang sedang di lakukan merupakan

penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan

langsung cara pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang

prinsip kerja alat, dan solusi yang tepat terhadap masalah yang dihadapi.

  Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Karakteristik Pendingin Adsorpsi Amonia-CaCl

2 Energi Termal

  ” ini karena adanya bantuan

dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

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

  2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin.

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

  4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  5. Laboran ( Ag. Rony Windaryawan ) yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini.

  6. Rekan kerja Briyanttony Bancing Lautt dan Petrus Agus Dwi Ratnatha yang membantu dalam penyelesaian tugas akhir.

  7. Drs.Samuel Suwondo dan segenap rekan GpdI Sosrowijayan yang telah memberikan dukungan dan doa.

  Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan

laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena

itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang

bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna

bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Terima kasih.

  Yogyakarta, Penulis

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

TITLE PAGE ............................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... .iii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................. v

ABSTRAK .................................................................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii

  

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.l Latar Belakang ................................................................................ 1

  1.2 Batasan Masalah.............................................................................. 2

  1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3

  1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

  

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 4

  2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan ................................................. 4

  2.2 Dasar Teori ..................................................................................... 6

  

BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................ ..10

3.l Deskripsi Alat ................................................................................. ..10

  3.2 Variabel yang Divariasikan ............................................................. ..13

  3.3 Variabel yang Diukur ...................................................................... ..14

  3.4 Langkah Penelitian .......................................................................... ..14

  3.5 Peralatan Pendukung ....................................................................... ..17

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... ..21

  4.1 Tabel data ........................................................................................ 21

  BAB V. PENUTUP ........................................................................................ ..38

  5.1 Kesimpulan ..................................................................................... ..38

  5.2 Saran ................................................................................................ ..38 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... ..39 LAMPIRAN ................................................................................................... ..40

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tabel massa amonia 7,7 gram menggunakan CaCl 2 425 gram pada tekanan amonia 11,5 bar .....................................................

  20 Tabel 4.2 Tabel desorpsi amonia 7,7 gram menggunakan CaCl 2 425 gram

pada tekanan ,7 bar ........................................................................

  21 Tabel 4.3 Tabel adsorpsi I CaCl 2 425 gram pada tekanan amonia 11,7 bar .

  22 Tabel 4.4 Massa amoniak 18,2 gram menggunakan CaCl 425 gram

  2 Pada tekanan 2,3 bar. .....................................................................

  22 Tabel 4.5 Tabel desorpsi II massa amonia 18,2 gram menggunakan CaCl 425 gram pada tekanan amonia 12,3 bar

  23

  2 ……..................

Tabel 4.6 Tabel proses adsorpsi II massa amonia 18,2 gram menggunakan CaCl

  2 425 gram pada tekanan amonia 12,3 bar. .....

  24 Tabel 4.7 Pengisian massa amonia 1,5 bar CaCl 850 gram. ..........................

  24 Tabel 4.8 Proses desorpsi I amoniak 1,5 bar CaCl 2 850 gram. .......................

  25 Tabel 4.9 Massa amonia 14,6 gram CaCl 425 gram tekanan 1 bar. ..............

  25

  2 Tabel 4.10 Desorpsi II massa amonia 14,3 gram CaCl 2 850gram..................

  26 Tabel 4.11 Tabel Adsorpsi II massa amonia 14, gram CaCl 2 850 gram tekanan awal 9 bar ......................................................................

  27 Tabel 4.12 Tabel massa amonia 20,6 gram menggunakan CaCl 2 850 gram. .

  28 Tabel 4.13 Desorpsi massa amonia 20,6 gram menggunakan CaCl 850 gr .

  28

  2 Tabel 4.14 Proses adsorpsi ke III tekanan amonia 11,5 bar ...........................

  29

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Skema alat penelitian .......... ....................................................... 9Gambar 3.2 Skema proses desorpsi ........ ....................................................... 10Gambar 3.3 Skema proses adsorpsi ........ ....................................................... 11Gambar 3.4 Dimensi generator ............... ....................................................... 11Gambar 3.5 Dimensi evaporator ............. ....................................................... 11Gambar 3.6 Skema variabel yang diukur ....................................................... 12Gambar 3.7 Stop watch ........................... ....................................................... 15Gambar 3.8 Kompor listrik ..................... ....................................................... 16Gambar 3.9 Logger ................................. ....................................................... 16Gambar 3.10 Termokopel ...................... ....................................................... 17Gambar 3.11 Ember ................................ ....................................................... 17Gambar 3.12 CaCl

  18 2 .................................................. ..................................................................................

Gambar 3.13 Manometer ....................... ....................................................... 18Gambar 4.1 Perubahan tekanan proses desorsi adsorpsi semua variasi ........ 30Gambar 4.2 Perubahan temperatur desorpsi-adsorpsi semua variasi ............ 35Gambar 4.3 Grafik perbandingan temperatur evaporator per waktu ............. 37Gambar 4.4 Grafik perbandingan COP pada tiap variasi ................................ 38

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Di negara-negara berkembang seperti Indonesia, khususnya di daerah

  pedesaan atau daerah terpencil, kebutuhan sistem pendingin untuk pengawetan/ penyimpanan obat dan bahan makanan, dirasakan semakin meningkat. Sistem pendinginan yang ada saat ini kebanyakan bekerja dengan sistim kompresi uap menggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Masalah yang ada adalah belum semua desa atau daerah memiliki jaringan listrik sehingga sistim pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa adanya jaringan listrik merupakan alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan sistem pendingin di daerah yang belum ada jaringan listrik. Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorpsi. Sistem pendingin adsorpsi hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Energi panas yang diperlukan dapat berasal dari pembakaraan kayu, arang, bahan bakar minyak dan gas bumi.

  Energi panas juga dapat berasal dari buangan proses industri, biomassa, biogas atau dari energi alam seperti panas bumi dan energi surya.

  Pada dasarnya penelitian ini bertujuan untuk menjajagi kemungkinan penerapan sistim pendingin adsorpsi energi panas menggunakan refrijeran amonia dengan adsorben CaCl untuk memenuhi kebutuhan sistim

  

2

  2 pendingin di masyarakat terutama di daerah yang belum terdapat jaringan listrik. Dapat tidaknya suatu sistim pendingin diterapkan pada masyarakat ditentukan oleh beberapa hal. Hal pertama adalah bagaimana unjuk kerja yang dapat dihasilkan oleh sistim pendingin tersebut. Unjuk kerja suatu sistim pendingin dapat dilihat dari temperatur terendah yang dapat dicapai dan koefisien unjuk kerja (COP) yang dapat dihasilkan. Temperatur terendah dan COP yang dihasilkan harus dapat memenuhi kapasitas pendinginan (laju pendinginan) yang diperlukan masyarakat. Hal kedua yang juga penting adalah desain alat pendingin tersebut harus dapat dioperasikan dan dirawat sendiri oleh masyarakat pengguna serta dapat dibuat dengan teknologi dan bahan yang ada di daerah 1.2.

   Batasan Masalah Temperatur terendah yang dapat dicapai tergantung tekanan pada

evaporator, temperatur fluida pendingin kondensor, dan massa CaCl

  2 pada generator. Unjuk kerja alat pendingin tergantung pada unjuk kerja generator dan evaporator. Unjuk kerja generator selain ditentukan oleh kemampuan generator dalam menghasilkan uap pada proses pemanasan juga tergantung pada kemampuan generator menyerap amonia dalam CaCl

  1 pada proses adsorbsi. Pada penelitian ini generator juga berfungsi sebagai adsorber dan evaporator juga berfungsi sebagai kondensor serta logger yang digunakan hanya mampu menampilkan temperatur terendah sebesar -5 ℃ dan lamanya suhu -5 ℃ dapat bertahan. Pada penelitian ini volume amonia dimasukkan

  3 pengaruhnya terhadap temperatur pendinginan dan unjuk kerja yang dihasilkan.

1.3. Tujuan Penelitian

  Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu : 1.

  Membuat model pendingin adsorpsi sederhana dengan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan indusri lokal.

  2. Mengetahui koefisien unjuk kerja tertinggi yang dapat dihasilkan.

  3. Mengetahui temperatur terendah yang dapat dihasilkan oleh sistem pendingin adsorpsi.

1.4. Penelitian Manfaat

  Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini : 1. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem adsorpsi.

  2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk penelitian lebih lanjut.

  3. Mengurangi ketergantungan penggunaan energi listrik.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Penelitian yang Pernah Dilakukan Penelitian sistem pendingin absorbsi oleh Ayala (1994)

  menggunakan refrijeran amoniak-air dengan penggerak energi panas bumi O O yang menghasilkan temperatur pemanasan 90 C-145 C di Meksiko untuk pendingin hasil pertanian menghasilkan kapasitas pendinginan sebesar 10,5 kW. Modifikasi sistem ini dengan menggunakan refrijeran amoniak-

  O litium nitrat (NH3/LiNO3) menghasilkan temperatur pendinginan 0

  C- O

  10 C. Penelitian oleh Grover (1998) dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja pendingin absorbsi kecil dengan pasangan refrijeran (i) air-litium chlorida dan (ii) air-litium chlorida/litium bromida (dengan perbandingan berat 1:1).

  Hasil penelitian tersebut menunjukkan untuk temperatur evaporator yang sama refrijeran air-Libr/LiCl memerlukan temperatur pemanasan yang lebih kecil. Penelitian pendingin absorbsi oleh Best (2007) menggunakan refrijeran litium bromida-air menunjukan jika campuran refrijeran yang digunakan semakin jenuh maka temperatur sumber panas yang digunakan dapat semakin tinggi tanpa resiko terjadinya kristalisasi.

  Dengan semakin tingginya temperatur sumber panas yang digunakan maka temperatur pendinginan yang dihasilkan dapat semakin rendah. Penelitian pendingin absorbsi oleh Eisa (2007) menggunakan refrijeran air-litium bromida dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan kondisi kerja pada unjuk kerja yang dihasilkan.

  Hasil yang didapat menunjukan parameter yang penting adalah temperatur pemanasan dan perbandingan laju aliran. Semakin tinggi temperatur pemanasan semakin tinggi unjuk kerja yang dihasilkan. Laju aliran yang lebih besar memerlukan temperatur generator yang lebih tinggi. Shiming (2001) menggunakan refrijeran baru untuk sistem pendingin absorbsi yakni 2,2,2-trifluoroethanol (TFE)-N-methylpyrolidone (NMP). Refrijeran baru ini mempunyai keunggulan dibandingkan dengan refrijeran klasik seperti H O O. Keunggulan refrijeran

  2

  3

  2

• –LiBr and HNO –H baru tersebut adalah dapat menghasilkan temperatur yang lebih rendah dengan menggunakan energi pemanas yang lebih sedikit. Keunggulan ini disebabkan terutama karena sifat refrijeran TFE
• –NMP tidak mengalami kristalisasi, tekanan kerja yang rendah, temperatur pembekuan yang rendah dan kestabilan termal yang baik pada temperatur tinggi.

  Kelemahan refrijeran baru ini adalah temperatur penguapan antara TFE dan NMP yang hampir sama. Studi untuk mengetahui karakteristik alat pendingin energi surya oleh Ali (2002) pada sebuah prototipe menghasilkan COP sebesar 19%. Pengujian dilakukan dengan menghitung energi yang diberikan dan dihasilkan tiap komponen alat pada beberapa variasi kondisi kerja. Beberapa penelitian pendingin adsorbsi menggunakan zeolit-air oleh Hinotani (1983) mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air akan

  O medekati konstan pada temperatur pemanasan 160 C atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar 0,12. Pons (1986) meneliti pendingin adsorpsi zeolit-air tetapi COP nya hanya 0,1.

  Zhu Zepei (1987) melakukan pengetesan pada sistem pendingin adsorbsi surya menggunakan zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor berpendingin udara mendapatkan COP yang rendah sebesar 0,054 modifikasi yang dilakukan dengan memvakumkan sistem dan penggunaan reflektor datar tidak banyak menaikkan harga COP. Kreussler (1999)

  O melakukan penelitian dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150 C didapatkan energi pendinginan sebesar 250 kJ per kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125 L dapat didinginkan menggunakan

  2 kolektor seluas 3 m . Ramos (2003) mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan menggunakan kolektor parabola secara terpisah dari sistem pendingin sehingga setiap kali diperlukan proses pemvakuman. Sistem yang dipakai Ramos tidak menggunakan kondensor, Ramos juga mendapatkan kapasitas adsorbsi zeolit mencapai optimal dengan

  O pemanasan tabung zeolit sebesar 250 C.

2.2 Dasar Teori

  Alat pendingin adsorpsi umumnya terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu: (1) generator, (2) katup desorpsi-adsorpsi dan (3) evaporator.

  Siklus pendinginan adsorpsi terdiri dari proses adsorpsi (penyerapan) refrijeran kedalam adsorber dan proses pelepasan refrijeran dari adsorben

  (proses desorpsi) proses ini dapat dilihat pada Gambar 1. Proses adsorpsi dan desorbsi terjadi pada generator.

  Pada proses desorpsi generator memerlukan energi panas dalam penelitian ini sebagai sumber energi panas digunakan kompor listrik untuk mempermudah pengukuran besar energi panas yang digunakan. Refrijeran yang digunakan pada penelitian ini adalah amonia . Pada sistem pendingin adsorpsi dengan refrijeran amonia diperlukan bahan lain sebagai adsorben yakni Calsium Chlorida(CaCl

  2 ).

  2. MEMBEBASKAN

  EVAPORATOR DESORPSI

  UAP

YANG JUGA

  MENGGUNAKAN

  BERFUNGSI

  KALOR

  SEBAGAI

  1. MENYERAP

  KONDENSOR

  UAP KEDALAM ADSORBEN _{KATUP DESORPSI-} SAMBIL MELEPAS _ADSORPSI

  KALOR ADSORPSI GENERATOR EVAPORATOR Adsorber berfungsi untuk menyerap uap amonia pada sistem pendingin agar proses pendinginan bahan (makanan dan obat).

  Unjuk kerja pendingin adsorpsi umumnya dinyatakan dengan koefisien prestasi adsorpsi (COP Adsorpsi ) dan dapat dihitung dengan persamaan (Arismunandar, 1995) : COP Adsorpsi =

  (1)

Kerja ) (2)

pendinginan = ∆(m.h fg evaporator Kerja pemanasan pada generator dapat dihitung dengan persamaan

  ( ) Kerja pemanasan =

  (3) ( ) Pada penelitian ini, analisa digunakan pendekatan siklus pendingin carnot, ini dikarenakan untuk perhitungan kerja pemanasan pada temperatur refrijeran dan adsorber pada generator tidak bisa dilakukan, karena tidak memungkinkannya peletakkan termokopel di dalam generator untuk mengukur temperatur pada amonia dan CaCl 2 , berikut penjelasan siklus pendingin carnot:

  Karena proses melingkar carnot adalah proses reversible, maka proses dapat dibalik. Proses yang dibalik ini disebut refrigerator carnot.

  

Jadi refrigerator carnot bekerja dengan kebalikan dari mesin carnot.

  Refrigerator carnot menerima kerja luar W dan menyerap panas Q

  1

  dari reservoir dingin (heat sink) temperatur T serta memberikan panas Q

  1

  2

  ke reservoir panas temperatur T . Skema diagram alir refrigerator carnot,

  2

  pada gambar :

Gambar 2.1.1. Skema diagram alir refrigeration carnot Jadi dapat dibuat hubungan :

  Q 1 = Q

  2 (4)

• – W W = Q

  2

  1 (5)

• – Q koefisien performance, COP =

  (6) = (7) = (8) (9)

  = (10)

  = Sehingga dapat digunakan : COP = T1/T2

  (11) Untuk menghitung massa amonia digunakan persamaan gas ideal th

  (Thermodynamics 5 edition ,hal 438 ) : P.v = m.R.T (12) m = n.mr (13)

BAB III METODE PENELITIAN

3.1.Deskripsi Alat

  Skema pendingin adsorpsi menggunakan Amonia-CaCl ditunjukan gambar

  2

  3.1

  2

  1 Gambar 3.1.Skema alat pendingin adsorpsi Keterangan gambar : 1.

  Generator 2. Keran desorpsi-adsorpsi 3. Evaporator yang berfungsi juga sebagai kondensor Proses desorpsi adalah proses pemisahan amonia dari CaCl melalui proses

  2

pemanasan, skema gambar proses desorpsi dapat dilihat dari Gambar 3.2 Gambar 3.2.Skema proses desorpsi Keterangan :

  Kotak berisi minyak 3. Generator 4. Keran saluran masuk 5. Keran desorpsi-adsorpsi 6. Manometer 7. Evaporator Proses adsorpsi adalah proses penyerapan amonia kedalam generator yang berisi CaCl

  2 Gambar 3.3

  1

  2

  4

  7

  5

  6

  3

1. Kompor listrik 2.

Gambar 3.3. Skema proses adsorpsi Berikut ini adalah dimensi dari generatorGambar 3.4. Dimensi generator Berikut ini adalah gambar dari dimensi evaporatorGambar 3.5. Dimensi evaporator

  AIR 40cm

  30cm 2,54cm 15 cm

  1 cm 16 cm

  15cm

  5 15 cm

  1 5 cm

3.2.Variabel Yang Divariasikan

  Variabel yang divariasikan dalam penelitian yaitu: 1. 2 425 gram dan 850 gram. Variasi massa CaCl 2.

  Variasi tekanan amonia 1 bar; 9 bar; 11,5 bar ; 11,7 bar ; 12,7 bar 3. Variasi massa amonia 7,7 gram; 14,3 gram; 18,2 gram; 20,6 gram.

  Contoh perhitungan mencari massa amonia : Tekanan (P) terukur = 1 bar, P absolut = (1+1)bar = 2 bar

2 P absolut = 200000 N/m

  3 Volume tabung pengisian (V)= 0,00513 m .

  Tetapan Gas (R) = 8,314 (J/mol.K). Temperatur (T)= 333 K. Massa per mol (mr) = 17 gram/mol. P.V = n.R.T = 0,37 mol

  = m = n.mr = 0,37 mol . 17 gram/mol m = 6,3 gram, massa amonia dengan tekanan 1 bar dan temperatur 333K adalah 6,3 gram.

3.3.Variabel yang Diukur

Gambar 3.6. Skema Variabel yang diukur Dalam penelitian ini variabel-variabel yang diukur antara lain :

  1. Temperatur generator (T 1 ).

  2. Temperatur evaporator (T 2 ).

  3. Tekanan sistem (P).

  4. Energi panas yang digunakan (W).

  5. Waktu yang digunakan (t).

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

  T ¹ T ₂ P W

3.4.Langkah Penelitian

Gambar 3.7. Skema tabung pengisian 1.

  Penelitian diawali dengan pemisahan amonia dengan air ( Gambar 3.7) 2. Alat ukur termokopel yang telah disiapkan dipasang pada setiap bagian yang akan diukur temperaturnya.

  3. Generator diisi dengan CaCl 2 sesuai variasi massa.

  4. Generator pendingin adsorpsi divakumkan selama beberapa menit dengan menggunakan pompa vakum.

  5. Alat diisi dengan amonia sesuai dengan massa amonia yang divariasikan dengan tabung pengisi.

  6. Kemudian alat pendingin adsorpsi dipanasi menggunakan kompor listrik.

  Pada kompor listrik, terdapat tingkatan-tingkatan level panas. Jadi jika panas yang diharapkan sudah konstan atau lampu pada penunjuk kompor mati, maka level kompor listrik dapat dinaikan. Keadaan tersebut bisa

  P1 P2 terjadi hingga tekanan yang ada di alat ukur manometer menunjukan tekanan maksimal saat alat bekerja (konstan) proses ini dinamakan proses desorbsi sesuai gambar 3.3.

  7. Setelah tekanan konstan, kompor dimatikan dan di geser. Lalu dilanjutkan ketahap keselanjutnya yaitu proses pendinginan.

  8. Sebelum proses pendinginan, keran adsorpsi-desorpsi ditutup.

  9. Generator didinginkan sampai mencapai temperatur awal (T1). Setelah T1 mendekati temperatur awal sebelum pemanasan, pada evaporator diberi air pendingin supaya terjadi pengembunan amonia pada evaporator.

  10. Kemudian keran desorpsi-adsorpsi dibuka sehingga tekanan sistem turun sampai menjadi vakum kembali, pada saat tekanan turun ini terjadi proses adsorbsi yaitu penyerapan amonia ke dalam CaCl 2 pada saat proses inilah temperatur evaporator ( T

  2 ) diukur dan dicata penurunan temperatur yang dihasilkan.

  11. Pengambilan data dilakukan setiap 5 menit untuk proses adsorpsi dan proses desorpsi dengan mencatat temperatur di setiap titik

  12. Data yang dicatat saat proses desorpsi adalah waktu (t), tekanan (P), temperatur generator (T1), temperatur minyak (T2), sedangkan data yang dicatat saat proses adsorpsi adalah waktu (t), tekanan (P), temperatur generator (T1), temperatur evaporator (T2).

  13. Untuk mengetahui unjuk kerja dapat digunakan persamaan 11 yaitu T1/T2 atau T.evaporator / T.generator Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

1. Perubahan tekanan evaporator pada proses desorpsi-adsorpsi 2.

  Perubahan temperatur evaporator pada proses desorpsi-adsorpsi 3. Perbandingan temperatur evaporator tiap variasi 4. Perbandingan COP tiap variasi

3.5.Peralatan Pendukung

  Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a.

  Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pencatatan tekanan dan temperatur.

Gambar 3.8. Stopwatch b.

  Kompor Listrik Kompor listrik yang dapat diatur dayanya digunakan untuk memanaskan generator saat proses desorbsi.

Gambar 3.9. Kompor listrik c.

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

Gambar 3.10. Logger d.

  Termokopel Termokopel digunakan untuk mengukur temperatur yang dihubungkan ke logger.

Gambar 3.11. Termokopel e.

  Ember Ember digunakan untuk merendam evaporator saat proses desorbsi

dan merendam generator saat proses pendinginan dan adsorpsi.

Gambar 3.12. Ember f. 2 (Calsium Chloride) CaCl

  CaCl berupa butiran ini digunakan sebagai adsorben dalam model

  2 pendingin adsorpsi ini.

Gambar 3.13 .CaCl

  2 g.

  Manometer

Manometer digunakan untuk mengukur tekanan evaporator.

Gambar 3.14. Manometer

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

  38

  50

  35

  34

  17 85 2,0 1,7

  61

  51

  35

  16 80 1,9 1,6

  18 90 2,0 1,7

  62

  50

  37

  35

  19 95 2,0 1,7

  59

  32

  50

  14 70 1,6 1,4

  29

  13 65 1,5 1,3

  57

  43

  33

  30

  56

  35

  45

  33

  30

  15 75 1,8 1,5

  58

  48

  64

  40

  41

  59

  29

  27 25 125 1,4 1,0

  58

  44

  29

  27 26 130 1,5 1,1

  44

  56

  29

  27 27 135 1,5 1,2

  58

  46

  29

  28

  49

  29 24 120 1,2 0,9

  35 20 100 2,0 1,8

  40

  64

  51

  40

  36 21 105 2,0 1,9

  65

  50

  35 22 110 1,2 1,0

  32

  57

  49

  33

  30 23 115 1,2 1,0

  57

  48

  32

  4.1. Tabel data

Tabel 4.1 Tabel massa amonia 7,7 gram menggunakan CaCl

  25

  25

  25

  25 P1 = tekanan (bar)

  3 15 0,0 Vakum

  25

  25

  25 P2= tekanan (bar)

  2 10 0,0 Vakum

  4 20 0,0 Vakum

  27

  26

  25

  25 Waktu (menit)

  5 25 0,0 Vakum

  25

  25 Tanggal 3-5-2012

  26

  o

  2 425 gram pada tekanan amonia 1,5 bar.

  No. Waktu P1(bar) P2(bar) T1(

  o

  C) T2(

  o

  C) T3(

  C) T4(

  25

  o

  C) Keterangan

  1

  5 Vakum Vakum

  25

  25

  27

  25

  12 60 1,4 1,2

  36

  48

  34

  28

  28

  10 50 1,0 0,8

  51

  30

  27

  30

  11 55 1,2 1,0

  52

  38

  32

  30

  9 45 0,6 0,5

  27

  25 T (

  26

  o

  C)

  6 30 0,0 Vakum

  33

  25

  26

  7 35 0,1 0,0

  34

  35

  26

  26

  26

  8 40 0,5 0,4

  42

  52

  22

  3 15 0,1

  69 T1 = Temperatur tabung generator

  34

  5 25 0,9

  66 Tekanan = Tekanan pada manometer (bar)

  30

  4 20 0,5

  53 Waktu = Lama pengujian (menit)

  28

  46 P akhir 10,5 bar

  37

  27

  2 10 0,0

  04 Mei 2012

  43

  27

  5 Vakum

  1

  C)

  6 30 1,0

  76 T2 = Temperatur minyak pemanas

  C) T2(

  48

  17 85 9,2 59 123

  16 80 8,5 58 122

  15 75 8,0 58 118

  14 70 7,4 57 115

  13 65 6,5 54 112

  12 60 6,0 53 107

  11 55 5,0 51 102

  99

  10 50 4,3

  7 35 2,0

  92

  45

  9 45 3,5

  88

  42

  8 40 2,6

  82 Massa amoniak 1,5 bar

  40

  o

  o

Tabel 4.1 Tabel massa amonia 7,7 gram menggunakan CaCl 2 425 gram pada tekanan amonia 1,5 bar.

  59

  64

  28 31 155 1,8 1,6

  33

  52

  62

  27 30 150 1,6 1,5

  29

  51

  C) Keterangan 29 145 1,5 1,3

  34

  o

  C) T4(

  o

  C) T3(

  o

  C) T2(

  o

  No. Waktu P1(bar) P2(bar) T1(

  54

  29 32 160 2,0 1,7

  Keterangan T1(

  35

  (bar) Suhu

  No. Waktu Tekanan

  2 425 gram pada tekanan 11,7bar

  32 Tabel 4.2 Tabel desorpsi amonia 7,7gram menggunakan CaCl

  35

  54

  66

  29 35 175 1,9 1,5

  59

  64

  65

  30 34 170 2,0 1,8

  35

  58

  65

  30 33 165 2,0 1,8

  35

  57

  18 90 9,6 59 123

  23

  1

  Keterangan P1(bar) P2(bar) T1(

  o

  C) T2(

  o

  C) T3(

  o

  C) T4(

  o

  C)

  5 Vakum

Tabel 4.4 Massa amoniak 18,2 gram menggunakan CaCl 2 425 gram pada tekanan 2,3 bar.

  26

  26

  26

  26 Tanggal 05 Mei 2012

  2

  10 Vakum

  27

  27

  27

  No. Waktu Tekanan Suhu

  7 35 0,3 26,0 27 0,96

Tabel 4.2 Tabel desorpsi amonia 7,7gram menggunakan CaCl 2 425 gram pada tekanan 11,7bar (lanjutan).

  2 425 gram pada tekanan amonia 11,7 bar.

  No. Waktu Tekanan

  (bar) Suhu

  Keterangan T1(

  o

  C) T2 (

  o

  C) 20 100 10,5 65 126 21 105 10,9 65 128 22 110 11,0 64 129 23 115 11,2 66 130

  24 120 11,3 64 131 25 125 11,4 64 131 26 130 11,4 65 131 27 135 11,4 66 133 28 140 11,5 67 132 29 145 11,6 67 132 30 150 11,6 69 133 31 155 11,7 69 133 32 160 11,7 68 133 33 165 11,7 67 133

Tabel 4.3 Tabel adsorpsi I CaCl

  No. Waktu P(bar) T1(

  6 30 0,4 25,5 27 0,94 Tekanan awal = 11,7 menjadi 10,5 bar

  o

  C) T2(

  o

  C) COP Keterangan

  1 5 10,5 27,0 27 1,0 Tanggal 05 Mei 2012

  2 10 2,0 4,0 27 0,15 Temperatur terendah yang dicapai 2 C

  3 15 1,5 12,8 27 0,47 Terjadi bunga es selama 7 menit

  4 20 0,8 22,1 27 0,82 T1=T evaporator

  5 25 0,6 24,0 27 0,89 T2 = T generator

  27 Tabung Horisontal

  24

Tabel 4.4 Massa amoniak 18,2 gram menggunakan CaCl 2 425 gram pada tekanan 2,3 bar pada tekanan amonia 2,3 bar (lanjutan) .

  Tekanan Temperatur No Waktu

  Keterangan

  o o o o

  P1(bar) P2(bar) T1(

  C) T2(

  C) T3(

  C) T4(

  C)

  3 15 0,1

  29

  27

  27

  27

  4 20 0,4 0,2

  34

  28

  29

  29

  5 25 0,6 0,4

  36

  32

  30

  30

  6 30 0,9 0,7

  41

  34

  32

  32

  7 35 1,2 0,9

  43

  35

  32

  33

  8 40 1,5 1,2

  46

  38

  33

  33

  9 45 1,6 1,4

  49

  37

  33

  32

  10

  50 2 1,7

  51

  38

  33

  32

  11 55 2,2 2,1

  52

  42

  34

  33

  12 60 2,5 2,3

  57

  42

  34

  34 Tabel 4.5 Tabel desorpsi II massa amonia 18,2 gram menggunakan CaCl

  2 425 gram pada tekanan amonia 12,3 bar.

  Temperatur No. Waktu P(bar) Keterangan

  o o

  T1(

  C) T2(

  C)

  1 5 0,1

  26

  29 Tanggal 05 Mei 2012 Tabung Horisontal CaCl 425 gr

  2

  2 10 0,1

  27

  30 P akhir 12,3 bar

  3 15 0,1

  27

  35

  4 20 0,2

  27

  44 T1 = T Tabung

  5 25 0,5

  29

  54 T2 = T minyak pemanas

  6 30 0,8

  30

  60

  7 35 1,3

  35

  69

  8

  40

  2

  38

  78

  9 45 2,7

  43

  83

  10 50 3,7

  43

  90

  11 55 4,7

  48

  94

  12 60 5,6

  49

  99

  13 65 6,6 52 101

  14 70 7,6 53 105

  15 75 8,6 36 108

  16 80 9,5 60 112

  17 85 10,3 61 114

  18 90 10,6 60 115

  19 95 10,9 65 115

  25

Tabel 4.5 Tabel desorpsi II massa amonia 18,2 gram menggunakan CaCl 2 425 gram pada tekanan amonia 12,3 bar.

  Temperatur Keterangan No. Waktu P(bar)

  o o

  T1(

  C) T2(

  C) 21 105 11,4 67 121 22 110 11,4 67 121 23 115 11,4 77 121 24 120 11,5 84 123 25 125 11,7 89 124 26 130 11,9 91 126 27 135

  12 92 126 28 140 12,1 93 128 29 145 12,1 94 130 30 150 12,3 94 131

Tabel 4.6 Tabel proses adsorpsi II massa amonia 18,2 gram menggunakan CaCl

  2 425 gram pada tekanan amonia 12,3 bar.

  Tekanan o o

  T1(

  C) T2(

  C)

  No. Waktu COP Keterangan (bar) 1 5 10,3 27,5 28 0,98 Tanggal 06 Mei 2012

  2 10 3,5 7,5 28 0,27 T terendah yang dicapai 7,5 C

  3 15 3,8 8,7 28 0,31 penambahan gas amoniak 2,3 bar

  4 20 4,1 9,4 28 0,34 P awal = 10,3 bar dari P = 12,3 bar

  5 25 4,3 11,1

28 0,4

  6 30 4,5 12,5

28 0,45

  7 35 4,5 13,9

28 0,5

  8 40 3,9 20,9 28 0,75

  9 45 3,4

  24 28 0,86

Tabel 4.7 Pengisian massa amonia 8 gram menggunakan CaCl 2 850 gram pada tekanan 1,5 bar.

  Tekanan Temperatur No. Waktu Keterangan o o o o

  T1(

  C) T2(

  C) T3(

  C) T4(

  C)

  P1(bar) P2(bar)

  26

Tabel 4.7 Pengisian massa amonia 8 gram menggunakan CaCl 2 850 gram pada tekanan 1,5 bar.(lanjutan )

  No Waktu Tekanan Temperatur Keterangan P1(bar) P2(bar)

  T1(

  o

  C) T2(

  o

  C) T3(

  o

  C) T4(

  o

  C)

  2

10 Vakum Vakum

  26

  32

  67 T2 = minyak

  35

  5 25 0,0

  59 T1 = tabung

  33

  20 Vakum

  4

  50

  15 Vakum

  37

  3

  43

  30

  10 Vakum

  2

  37 Tanggal 24 Mei 2012

  30

  5 Vakum

  1

  6 30 0,2

  74

  

o

  93

  15 75 1,0 56 107

  14 70 1,0 53 106

  13 65 1,0 53 102

  99

  51

  12 60 1,0

  97

  49

  11 55 0,9

  48

  7 35 0,4

  10 50 0,8

  89

  44

  9 45 0,7

  85

  43

  8 40 0,5

  80

  40

  C)

  C) T2(

  25

  21

  29

  37

  43

  8 30 1,0 0,8

  25

  27

  29

  33

  5 25 0,4 0,1

  26

  9 35 1,4 1,0

  27

  28

  4 20 0,1 0,0

  21

  25

  26

  27

  3 15 0,0 Vakum

  21

  28

  45

  o

  32

  Keterangan T1(

  Temperatur

  No. Waktu Tekanan (bar)

  32 Tabel 4.8 Proses desorpsi I massa amonia 8 gram menggunakan CaCl 2 850 gram pada tekanan amonia 1 bar

  35

  26

  52

  12 50 2,0 1,5

  32

  43

  40

  51

  11 45 1,6 1,4

  29

  30

  42

  49

  10 40 1,5 1,2

  29

  29

  46

  27

  27 23 175 1,0 0,9

  59

  43

  28

  27 22 170 1,0 0,8

  59

  43

  28

  60

  27

  45

  29

  28 24 180 1,0 0,9

  61

  45

  29

  27 25 185 1,1 1,0

  64

  27 21 165 0,9 0,8

  43

  29

  28

  64

  46

  38

  33