PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 0,6 LITER

  

PROSES ADSORBSI

PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF

MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 0,6 LITER

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

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  

ANANG TIAS BRIGITA

NIM : 095214051

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

  

ADSORBTION PROCESS

USING METHANOL-ACTIVATED CARBON

WITH 0.6 LITRES VERTICAL EVAPORATOR

FINAL PROJECT

  As partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree Mechanical Engineering Study Program

  Mechanical Engineering Department by

  

ANANG TIAS BRIGITA

Student Number : 095214051

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2011

  

ABSTRAK

  Di Indonesia kebutuhan akan sistem pendingin dirasakan semakin meningkat. Sistem pendinginan yang ada saat ini kebanyakan bekerja dengan sistem kompresi uap menggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik. Sementara belum semua daerah memiliki jaringan listrik sehingga sistem pendingin sederhana yang bekerja tanpa energi listrik merupakan alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan sistem pendingin di daerah ini. Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana dan mengetahui unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan.

  Alat penelitian terdiri dari generator (sekaligus sebagai adsorber) dan evaporator (sekaligus sebagai kondensor). Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (T gen ), temperatur evaporator (T eva ), temperatur lingkungan sekitar (T ), tekanan sistem (P) dan waktu pencatatan data (t).

  lingk

  Untuk pengukuran suhu digunakan termokopel dan untuk pengukuran tekanan digunakan manometer. Variabel yang divariasikan adalah adalah konstruksi tabung generator, jumlah karbon aktif, jumlah metanol, kondisi awal keran katup penghubung dan diamati pengaruhnya terhadap temperatur pendinginan dan

  Coeffisien Of Performance (COP) yang dihasilkan.

  Penelitian menghasilkan sebuah model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana. Hasil penelitian yang lain adalah Temperatur evaporator terendah

  O

  yang bisa dihasilkan adalah 6 C pada variasi 100 ml metanol, menggunakan generator vertikal dengan jumlah karbon aktif sebanyak 4 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup. Sedangkan COP tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 0,978 pada variasi 300 ml metanol, menggunakan generator horizontal dengan jumlah karbon aktif sebanyak 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Penulis menyadari, bahwa penulis tidak dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tanpa campur tangan Tuhan.

  Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai proses adsorbsi pada pendingin adsorbsi methanol-karbon aktif menggunakan evaporator 0,6 liter.

  Dalam Tugas Akhir tersebut, penulis berencana untuk meneliti suhu terendah dan unjuk kerja dari alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif .

  Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini juga melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada :

  1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Ir. FA Rusdi Sambada, M.T., dosen pembimbing Tugas Akhir.

  4. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., dosen pembimbing akademik.

  5. Agustinus Rony Windaryawan, Laboran Lab. Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  6. Kim Hae dan Wangdi, yang telah membantu dalam proses pembuatan alat.

  7. Orang tua penulis yang telah memberikan dukungan paling kuat dan membiayai penulis dalam menyelesaikan kuliah dan Tugas Akhir ini.

  8. Rekan sekelompok penulis yaitu Bernadus David Wijaya, Setiawan Hatmaji dan Puraditya Bayu Suhadiyono, yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Usaha yang penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, namun penulis menyadari bahwa kemampuan penulis terbatas termasuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

  Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca.

  Yogyakarta, 20 Desember 2010 Penulis

  

DAFTAR ISI

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

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

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

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

PERNYATAAN ..................................................................................................... v

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

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ................................................. vii

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

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

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

  1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 2

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

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

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Dasar Teori .................................................................................................... 4

  2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan ................................................................. 6

  BAB III METODE

  3.1 Peralatan Penelitian ....................................................................................... 8

  3.2 Variabel yang Diukur .................................................................................... 9

  3.3 Variabel yang Divariasikan ......................................................................... 10

  3.4 Langkah Penelitian ...................................................................................... 10

  BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data .............................................................................................................. 13

  4.2 Pembahasan ................................................................................................. 46

  BAB V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 53

  5.2 Saran ............................................................................................................ 53

  

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 55

LAMPIRAN ......................................................................................................... 56

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus pendinginan adsorbsi ............................................................ 4Gambar 3.1 Model alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif ..................... 8Gambar 4.1 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 Kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ......... 24

Gambar 4.2 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ......... 25

Gambar 4.3 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ......... 26

Gambar 4.4 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung dibuka .......... 27

Gambar 4.5 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ....... 28

Gambar 4.6 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ....... 29

Gambar 4.7 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi volume metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml ................................ 30

Gambar 4.8 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi kondisi awal keran penghubung ditutup dan dibuka ..................... 31

Gambar 4.9 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi generator horizontal dan vertikal ................................................... 31

Gambar 4.10 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg. ................................................ 32

Gambar 4.11 Perbandingan COP dari semua variasi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan evaporator vertikal 0,6

  liter ................................................................................................. 33

Gambar 4.12 Perbandingan temperatur evaporator (T eva ) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi,

  dan adsorbsi keempat .................................................................... 45

Gambar 4.13 Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan

  adsorbsi keempat ........................................................................... 45

Gambar 4.14 Proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-adsorbsi ............................... 50

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ...................................................................... 13

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ....................................................................... 14

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ....................................................................... 16

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung dibuka ....................................................................... 17

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung dibuka ....................................................................... 18

Tabel 4.6 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung dibuka ....................................................................... 21

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml

  metanol, generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ............................................................. 34

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua menggunakan evaporator vertikal

  0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ....................................................................... 37

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga menggunakan evaporator vertikal

  0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ....................................................................... 41

Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif,

  100 ml metanol, generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ........................................ 43

Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml

  metanol, generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup ............................................................. 44

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

  Di Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil, kebutuhan akan sistem pendingin dirasakan semakin meningkat. Meningkatnya kebutuhan akan sistem pendingin di desa atau di daerah terpencil tersebut digunakan untuk menyimpan bahan pangan, obat-obatan, hasil panen, hasil perikanan maupun kebutuhan lain yang membutuhkan sistem pendingin untuk menyimpan maupun mengawetkan. Sistem pendinginan yang ada saat ini kebanyakan bekerja dengan sistem kompresi uap menggunakan energi listrik. Masalah yang timbul dengan adanya sistem pendingin kompresi uap adalah belum semua desa atau daerah terpencil memiliki jaringan listrik, sehingga perlu adanya solusi yang dapat digunakan untuk menggantikan sistem kompresi uap yaitu dengan membuat sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa adanya jaringan listrik di daerah tersebut.

  Salah satu solusi sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif ini hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Sumber energi panasnya dapat berasal dari pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi. Namun energi panas ini juga dapat berasal dari buangan limbah proses industri, biomassa, biogas, panas bumi dan energi surya.

  2 Pada umumnya masyarakat lebih menyukai alat yang sederhana, murah harganya, berfungsi maksimal, mudah diganti dan mudah dalam perawatannya.

  Sehingga dalam mendesain pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif ini haruslah sederhana, berfungsi dengan baik, mudah dalam penggantian bahannya dan mudah dalam perawatannya. Oleh karena hal tersebut maka bahan harus mudah dicari dan alat harus dapat dibuat di pasar lokal.

1.2 RUMUSAN MASALAH

  Temperatur terendah yang dapat dicapai alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif tergantung pada jumlah metanol, jumlah karbon aktif, kondisi awal keran katup penghubung, dan konstruksi tabung generator. Kemudian COP pendinginnya tergantung pada temperatur kerja evaporator dan generator. Temperatur kerja generator ditentukan oleh kemampuan karbon aktif pada generator dalam melakukan penyerapan uap metanol (pada proses pendinginan). Temperatur evaporator ditentukan oleh kemampuan evaporator dalam melakukan penyerapan kalor di lingkungan sekitar evaporator. Dalam penelitian ini generator juga berfungsi sebagai adsorber. Pada penelitian ini akan divariasikan jumlah metanol, jumlah karbon aktif, kondisi awal keran penghubung metanol-karbon aktif, dan konstruksi tabung generator kemudian diamati bagaimana pengaruh proses pendinginannya dan COP yang bisa dihasilkan oleh pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif.

  3

1.3 TUJUAN PENELITIAN

  Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu :

  a. Membuat model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana dengan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan industri lokal.

b. Mengetahui temperatur pendinginan dan COP yang dihasilkan oleh pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan evaporator 0,6 liter.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

  Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini : a. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem adsorbsi.

  b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pendingin absorbsi yang dapat diterima semua orang.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

  Pendingin adsorbsi pada umumnya terdiri dari 4 komponen utama yaitu: (1) adsorber, (2) generator, (3) kondensor, dan (4) evaporator. Pada penelitian ini model pendingin adsorbsi yang dibuat terdiri dari dua komponen karena komponen adsorber dan generator disatukan, dan komponen kondensor dan evaporator disatukan.

  Proses desorbsi

  2. Membebaskan uap Kondensor

  Uap tekanan tinggi menggunakan kalor

  1. Menyerap uap ke dalam adsorber Evaporator

  Uap tekanan rendah sambil melepaskan Proses adsorbsi

Gambar 2.1. Siklus pendinginan adsorbsi

  Siklus pendinginan adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan) refrijeran (metanol) ke dalam adsorber (karbon aktif) dan proses desorbsi (pelepasan) refrijeran dari adsorber. Proses ini dapat dilihat pada Gambar

  2.1. Proses adsorbsi dan desorbsi terjadi pada adsorber (pada penelitian ini pada generator). Pada proses desorbsi generator memerlukan energi panas dari sumber panas. Energi panas dapat berasal dari pembakaraan kayu, biomassa, biogas atau dari energi alam seperti panas bumi dan energi surya. Untuk kepraktisan pada penelitian ini digunakan pemanas listrik yang dapat diatur dayanya sebagai sumber panas. Energi panas menaikkan temperatur campuran metanol-karbon aktif yang ada di dalam generator. Sehingga metanol akan menguap oleh hasil pemanasan tersebut. Uap metanol ini mengalir dari generator menuju evaporator melalui kondenser. Di dalam kondenser uap metanol mengalami pendinginan dan mengembun. Cairan metanol di dalam kondensor (juga berfungsi sebagai evaporator) mengalami ekspansi sehingga tekanannya turun. Karena tekanan metanol di dalam

  O

  evaporator turun maka temperaturnya pun turun sampai 6

  C. Evaporator umumnya diletakkan di dalam kotak pendingin. Di dalam kotak pendingin tersebut diletakkan bahan-bahan yang akan didinginkan. Karena mendinginkan bahan maka cairan metanol dalam evaporator akan menguap dan mengalir kembali ke dalam generator. Di dalam generator uap metanol tersebut diserap oleh karbon aktif, proses ini disebut adsorbsi. Siklus tersebut akan berlangsung terus selama ada sumber panas. Selama proses adsorbsi pendinginan di dalam evaporator tidak dapat terjadi karena seluruh metanol berada di dalam generator, oleh karena proses pendinginan tidak berlangsung secara kontinyu maka pendinginannya dikatakan berlangsung secara intermitten. Unjuk kerja pendingin adsorbsi pada umumnya dinyatakan dengan COP, sehingga dapat dihitung dengan persamaan Manohar Prasad (2006) :

  e a ^{e g a g} T T T T T T COP

  − × − =

  (1) Dalam kasus fungsi adsorbsi, suhu suatu sistem diketahui : _{a g}

  T T = _{c a}

  T T = _{c e}

  T T =

  Sehingga persamaan (1) dapat disederhanakan menjadi :

  c g ^{e g c g} T T T T T T COP

  − × − = g ^e

  T T COP =

  (2) Dengan COP adalah unjuk kerja alat, T g adalah temperatur generator

  (K), T

  a

  adalah temperatur adsorber (K), T

  c

  adalah temperatur kondensor (K) dan T e adalah temperatur evaporator (K).

2.2 PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN

  Beberapa penelitian pendingin adsorpsi menggunakan zeolit-air dengan energi surya yang pernah dilakukan diantaranya oleh Hinotani (1983) mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorpsi surya menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur pemanasan

  O

  160 C atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin adsorpsi 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 adsorpsi 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

  O

  (1999) melakukan penelitian dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150 C didapatkan energi pendinginan sebesar 250 kJ per kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125 liter 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 adsorpsi zeolit mencapai optimal dengan pemanasan tabung zeolit sebesar

  O

  250

  C. Penelitian – penelitian tersebut menggunakan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan Perancis.

BAB III METODE

3.1 PERALATAN PENELITIAN

  Model alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang dibuat terdiri dari beberapa bagian yang bisa dirangkai menjadi satu. Di bawah ini merupakan gambar model alat yang dibuat.

Gambar 3.1 Model alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

  1

  

2

  3

  4

  5

  7

  6 Keterangan : 1. Generator.

  2. Keran untuk memasukkan dan mengeluarkan karbon aktif.

  3. Keran penghubung generator dengan evaporator.

  4. Manometer.

  5. Evaporator.

  6. Keran untuk memasukkan metanol.

  7. Saluran untuk menampung amoniak yang akan dimasukkan ke alat. Bagian ini bisa diganti dengan pentil saat alat akan divakum.

3.2 VARIABEL YANG DIUKUR

  Variabel-variabel yang diukur dalam penelitian ini antara lain:

  1. Temperatur generator ( T gen )

  2. Temperatur evaporator ( T eva )

  3. Temperatur lingkungan sekitar ( T lingk )

  4. Tekanan evaporator ( P )

  5. Waktu pencatatan data ( t ) Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel, pengukuran tekanan digunakan manometer dan pengukuran waktu digunakan stopwatch.

  3.3 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN

  Variabel-variabel yang divariasikan dalam penelitian ini antara lain:

  1. Volume metanol Volume metanol yang digunakan sebagai refrijeran divariasikan sebanyak 100 ml, 200 ml dan 300 ml.

  2. Kondisi awal keran penghubung Kondisi awal keran penghubung sebelum proses adsorbsi divariasikan dibuka dan ditutup.

  3. Konstruksi generator Konstruksi generator yang akan digunakan pada alat pendingin divariasikan generator horizontal kapasitas 1 kg dan generator vertikal kapasitas 16 kg.

  4. Jumlah karbon aktif Karbon aktif yang akan digunakan sebagai adsorber divariasikan sejumlah 1 kg dan 4 kg.

  3.4 LANGKAH PENELITIAN

  1. Penelitian diawali dengan penyiapan model pendingin adsorbsi seperti pada Gambar 3.1. Dalam penelitian ini konstruksi generator yang akan digunakan disesuaikan dengan variasi.

  2. Tabung generator diisi dengan karbon aktif dalam jumlah tertentu. Jumlah karbon aktif yang akan dimasukkan disesuaikan dengan variasi.

  3. Alat dikondisikan vakum menggunakan pompa vakum.

  4. Alat dipasang termokopel pada beberapa titik yang akan diukur temperaturnya.

  5. Keran penghubung kondisi awalnya seperti yang telah ditentukan (dibuka/ditutup) dan disesuaikan dengan variasi.

  6. Tabung evaporator diisi dengan metanol dengan volume tertentu. Volume metanol yang akan dimasukkan disesuaikan dengan variasi.

  7. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan konstruksi generator, jumlah karbon aktif, volume metanol dan kondisi awal keran penghubung.

  8. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat perubahan temperatur di setiap titik yang telah dipasang termokopel.

  9. Data yang dicatat adalah temperatur generator (T gen ), temperatur evaporator (T eva ), temperatur lingkungan (T lingk ), tekanan evaporator (P) dan waktu pencatatan data (t).

  Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

  1. Hubungan temperatur di bagian-bagian yang dicatat perubahannya dengan waktu pencatatan data untuk semua variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, konstruksi generator dan kondisi awal keran penghubung.

  2. Hubungan tekanan sistem alat dengan temperatur evaporator untuk semua variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, konstruksi generator dan kondisi awal keran penghubung.

  3. Hubungan unjuk kerja alat dengan waktu pencatatan data untuk semua variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, konstruksi generator dan kondisi awal keran penghubung.

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 DATA

  Dalam pengambilan data penelitian alat pendingin adsorbsi metanol- karbon aktif ini dibagi menjadi 2 (dua) proses, yaitu:

1. PROSES ADSORBSI

  Berikut ini adalah data-data hasil penelitian proses adsorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan beberapa variasi:

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup.

  t (menit) P (bar) T gen ( ^O

  C) T eva ( ^O

  C) T lingk ( ^O

  C) COP

• 0,8

  19 25 0,980 2 -0,91

  19 25 0,967 10 -0,92

  26

  26 25 - 1 -0,91

  19 25 0,967

  29

  19 26 0,967 14 -0,92

  29

  19 26 0,967 13 -0,92

  29

  18 26 0,954 12 -0,92

  32

  18 25 0,964 11 -0,92

  29

  29

  26

  19 25 0,967 9 -0,92

  29

  18 26 0,964 8 -0,92

  29

  19 25 0,973 7 -0,91

  25

  19 25 0,973 6 -0,91

  27

  19 25 0,973 5 -0,91

  27

  19 25 0,973 4 -0,91

  27

  19 25 0,977 3 -0,91

  27

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup. (Lanjutan)

  

t P T gen T eva T lingk

_{O O O COP} (menit) (bar) ( C) (

  C) (

  C) 15 -0,92

  29

  19 25 0,967 16 -0,92

  29

  19 26 0,967 17 -0,92

  29

  19 26 0,967 18 -0,92

  30

  18 26 0,960 19 -0,92

  30

  18 26 0,960 20 -0,92

  30

  18 25 0,960 21 -0,92

  30

  18 26 0,960 22 -0,92

  30

  19 26 0,964 23 -0,92

  29

  19 26 0,967 24 -0,92

  29

  19 26 0,967 25 -0,92

  28

  20 26 0,973 26 -0,91

  28

  20 26 0,973 27 -0,91

  28

  20 26 0,973 28 -0,91

  28

  20 26 0,973 29 -0,91

  28

  20 26 0,973 30 -0,91

  28

  20 26 0,973 COP 0,968

_rata-rata

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol,

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup.

  t P T T T _{gen eva lingk O O O} COP (menit) (bar) ( C) (

  C) (

  C)

• 0,79 -

  

27

  26

  26 1 -0,88

  

36

  27 27 0,971 2 -0,88

  

37

  26 27 0,965 3 -0,88

  

36

  25 27 0,964 4 -0,88

  

35

  25 27 0,968 5 -0,88

  

35

  25 27 0,968 6 -0,88

  

34

  24 26 0,967 7 -0,88

  

35

  25 27 0,968 8 -0,88

  

35

  25 27 0,968 9 -0,88

  

34

  25 27 0,971 10 -0,88

  

34

  25 27 0,971 11 -0,88

  

33

  25 27 0,974

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol,

  24 27 0,974 26 -0,88

  25 27 0,983 22 -0,88

  

30

  25 27 0,983 23 -0,88

  

30

  25 27 0,983 24 -0,88

  

30

  25 27 0,983 25 -0,88

  

32

  

32

  25 27 0,977 21 -0,88

  25 27 0,977 27 -0,88

  

32

  24 27 0,974 28 -0,88

  

30

  25 27 0,983 29 -0,88

  

30

  25 27 0,983 30 -0,88

  

30

  

30

  

32

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup. (Lanjutan)

  

33

  t (menit) P (bar)

T gen

( ^O

  

C)

T eva ( ^O

  C) T lingk ( ^O

  C) COP 12 -0,88

  

33

  25 27 0,974 13 -0,88

  

33

  25 27 0,974 14 -0,88

  25 27 0,974 15 -0,88

  25 26 0,977 20 -0,88

  

33

  25 27 0,974 16 -0,88

  

33

  25 27 0,974 17 -0,88

  

32

  25 27 0,977 18 -0,88

  

32

  25 26 0,977 19 -0,88

  

32

  25 27 0,983 COP _rata-rata 0,975

• 0,76

  

32

  

32

  26 26 0,980 16 -0,86

  

32

  26 26 0,980 17 -0,86

  

32

  26 26 0,980 18 -0,86

  

32

  26 26 0,980 19 -0,86

  

32

  26 26 0,980 20 -0,86

  

32

  26 26 0,980 21 -0,86

  

32

  26 26 0,980 22 -0,86

  26 26 0,980 23 -0,86

  

32

  

32

  

32

  26 26 0,980 30 -0,86

  

32

  26 26 0,980 29 -0,86

  

32

  26 26 0,980 28 -0,86

  26 26 0,980 27 -0,86

  

33

  

32

  26 26 0,980 26 -0,86

  

32

  26 26 0,980 25 -0,86

  

32

  26 26 0,977 24 -0,86

  25 26 0,977 15 -0,86

  25 26 0,977 14 -0,86

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol,

  25 25 0,971 5 -0,86

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung ditutup.

  t (menit) P (bar)

T gen

( ^O

  

C)

T eva ( ^O

  C) T lingk ( ^O

  C) COP

  

25

  26 25 - 1 -0,86

  

22

  22 25 1,000 2 -0,86

  

35

  21 25 0,955 3 -0,86

  

34

  25 25 0,971 4 -0,86

  

34

  

33

  

32

  25 26 0,977 10 -0,87

  25 26 0,977 13 -0,87

  

32

  25 26 0,977 12 -0,87

  

32

  25 25 0,977 11 -0,87

  

32

  

32

  25 25 0,974 6 -0,87

  25 26 0,977 9 -0,87

  

32

  25 26 0,974 8 -0,87

  

33

  25 26 0,974 7 -0,87

  

33

  26 26 0,980 COP

_rata-rata

0,978

• 1

  

35

  

34

  22 26 0,961 16 -0,9

  

35

  22 26 0,958 17 -0,9

  

35

  22 26 0,958 18 -0,9

  

34

  21 26 0,958 19 -0,9

  

35

  22 26 0,958 20 -0,9

  

34

  22 26 0,961 21 -0,9

  

34

  22 26 0,961 22 -0,9

  21 26 0,955 23 -0,9

  

35

  

34

  

34

  22 26 0,961 30 -0,9

  

34

  22 27 0,961 29 -0,9

  

34

  22 26 0,961 28 -0,9

  22 26 0,961 27 -0,9

  

35

  

34

  22 26 0,961 26 -0,9

  

34

  22 26 0,958 25 -0,9

  

35

  22 27 0,958 24 -0,9

  22 26 0,958 15 -0,9

  22 26 0,958 14 -0,9

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  21 26 0,955 5 -0,9

  generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran penghubung dibuka.

  t (menit) P (bar) T gen ( ^O

  

C)

T eva ( ^O

  C) T lingk ( ^O

  C) COP

  

27

  27 26 - 1 -0,9

  

27

  22 26 0,983 2 -0,9

  

30

  21 26 0,970 3 -0,9

  

35

  20 26 0,951 4 -0,9

  

35

  

35

  

35

  21 27 0,955 10 -0,9

  21 26 0,955 13 -0,9

  

35

  21 26 0,955 12 -0,9

  

35

  20 26 0,951 11 -0,9

  

35

  

35

  20 26 0,951 6 -0,9

  20 26 0,951 9 -0,9

  

35

  21 26 0,955 8 -0,9

  

35

  20 26 0,951 7 -0,9

  

35

  22 26 0,961 COP

_rata-rata

0,958

• 0,8

  

33

  

33

  13 26 0,935 24 -0,91

  

33

  12 26 0,931 23 -0,91

  

33

  12 26 0,931 22 -0,91

  12 26 0,931 21 -0,91

  

33

  

33

  13 26 0,935 20 -0,91

  

33

  12 26 0,931 19 -0,91

  

33

  13 26 0,935 18 -0,91

  

33

  12 26 0,931 25 -0,91

  13 26 0,935 26 -0,91

  

33

  12 25 0,931 31 -0,91

  

33

  12 25 0,931 34 -0,91

  

33

  12 26 0,931 33 -0,91

  

33

  12 26 0,931 32 -0,91

  

33

  

33

  

33

  12 26 0,931 30 -0,91

  

33

  12 25 0,931 29 -0,91

  

33

  12 25 0,931 28 -0,91

  

33

  12 26 0,931 27 -0,91

  13 26 0,935 17 -0,91

  13 26 0,935 16 -0,91

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi menggunakan evaporator vertikal 0,6 liter dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol,

  21 26 0,983 2 -0,88

  17 25 0,967 5 -0,9

  

27

  18 26 0,973 4 -0,88

  

26

  19 26 0,977 3 -0,88