Analisis mesin penghasil aquades menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan pengaruh putaran kipas sebelum evaporator - USD Repository

Gratis

0
0
92
2 weeks ago
Preview
Full text
(1)PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN PENGARUH PUTARAN KIPAS SEBELUM EVAPORATOR SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin Disusun Oleh : LAURENSIUS FRANS BERNAD NIM : 155214036 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2019 i

(2) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ANALYSIS OF AQUADEST PRODUCING MACHINE USE A VAPOR COMPRESSION CYCLE EQUIPPED WITH FAN ROTATION BEHIND THE EVAPORATOR FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik in Mechanical Engineering By LAURENSIUS FRANS BERNAD Student Number: 155214036 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2019 ii

(3) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN PENGARUH PUTARAN KIPAS SEBELUM EVAPORATOR Disusun oleh Laurensius Frans Bernad NIM 155214036 Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Skripsi Ir. P.K. Purwadi, M.T. iii

(4) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN PENGARUH PUTARAN KIPAS SEBELUM EVAPORATOR Dipersiapkan dan disusun oleh : LAURENSIUS FRANS BERNAD 155214036 Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 15 Januari 2019 Susunan Dewan Penguji Ketua Nama Lengkap Tanda Tangan : Dr. Ir. Y.B. Lukiyanto, M.T. ............................. Sekretaris : Budi Setyahandana, S.T., M.T. ............................. Anggota ............................. : Ir. P.K. Purwadi, M.T. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakarta, 15 Januari 2019 Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. iv

(5) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Yogyakarta, 21 Desember 2018 Laurensius Frans Bernad v

(6) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Laurensius Frans Bernad Nomor Mahasiswa : 155214036 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul : Analisis Mesin Penghasil Aquades Menggunakan Mesin Siklus Kompresi Uap dengan Pengaruh Putaran Kipas Sebelum Evaporator Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 21 Desember 2018 Yang menyatakan, Laurensius Frans Bernad vi

(7) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ABSTRAK Pada dasarnya aquades merupakan air murni atau H2O yang berasal dari proses destilasi atau proses penyulingan. Dibutuhkan proses penghasilan aquades dengan cara yang lebih efisien, sederhana, praktis dan aman yaitu dengan menggunakan mesin pendingin yang bekerja dengan sistem kompresi uap. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan membuat mesin penghasil aquades yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang dilengkapi dengan humidifier. (b) Mengetahui volume aquades yang dihasilkan oleh mesin penghasil aquades yang dilengkapi dengan humidifier untuk variasi putaran kipas maksimal yang ditempatkan sebelum evaporator. (c) Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades yang menghasilkan volume air terbanyak perjamnya, meliputi: Qin, Qout, Win, COPaktual (Coefficient of Performance aktual), COPideal (Coefficient of Performance ideal), dan efisiensi mesin. Mesin yang diteliti merupakan mesin penghasil aquades dengan menggunakan mesin siklus kompresi uap. Penelitian dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Komponen mesin penghasil aquades meliputi: kompresor dengan daya sebesar 1 PK serta menggunakan refrigeran R-32, kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator, sistem pencurah air dibuat menggunakan rangkaian 2 buah bak dengan luas penampang p x l x t : 34 cm x 31 cm x 32,5 cm, setiap bak diberi lubang berdiameter 2 mm, jarak antar lubang 2 cm, air dialirkan menggunakan pompa berdaya 100 watt yang terhubung dengan pipa PVC berdiameter 0,5 inch. Variasi penelitian dengan menggunakan kipas berdaya 40 watt. Ukuran kotak mesin penghasil aquades berukuran p x l x t : 251 cm x 98,5 cm x 101 cm. Mesin penghasil aquades berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Mesin siklus kompresi uap yang digunakan memiliki nilai Qin sebesar 227 kJ/kg; Qout sebesar 269 kJ/kg; Win sebesar 42 kJ/kg; Coefficient of Performance (aktual) sebesar 5,40; nilai Coefficient of Performance (ideal) sebesar 7,11 dan memiliki nilai efisiensi sebesar 75,97%. Mesin mampu menghasilkan aquades dengan laju aliran volume air perjam untuk kipas yang ditempatkan sebelum evaporator kecepatan maksimal sebesar 2033,33 liter/jam, untuk kipas pada kecepatan dua sebesar 1991,67 liter/jam, untuk kipas pada kecepatan satu sebesar 1958,33 liter/jam dan untuk kipas pada kondisi off sebesar 1858,3 liter/jam. Kata kunci : Mesin penghasil aquades, Humidifier, Siklus kompresi uap vii

(8) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ABSTRACT Basically aquades are pure water or H2O that comes from the distillation process or the distillation process. The aquades income process is needed in a more efficient, simple, practical and safe way by using a cooling machine that works with a vapor compression system. The objectives of this study are: (a) Designing and making aquades producing machines that work with vapor compression cycles equipped with humidifiers. (b) Knowing the volume of distilled water produced by an aquades producing machine equipped with a humidifier for maximum fan rotation variations placed before the evaporator. (c) Knowing the characteristics of the vapor compression cycle engine used in aquades producing machines which produces the highest volume of water per hour, including: Qin, Qout, Win, COPactual (actual Coefficient of Performance), COPideal (ideal Coefficient of Performance), and engine efficiency. The machine under study is an aquades producing machine using a vapor compression cycle machine. The study was conducted at the Mechanical Engineering laboratory of Sanata Dharma University, Yogyakarta. Aquadesproducing machine components include: compressors with a power of 1 PK and using R-32 refrigerants, condensers, capillary pipes, filters, evaporators, water pouring systems are made using a series of 2 pieces of tubs with cross sectional area ofxx: 34 cm x 31 cm x 32, 5 cm, each tub is given a 2 mm diameter hole, the distance between the holes is 2 cm, the water is flowed using a 100 watt power pump connected to a 0.5 inch diameter PVC pipe. Variation of research using a 40 watt power fan. The size of the machine box producing aquades is p x l x t: 251 cm x 98.5 cm x 101 cm. The aquades producing machine was successfully made and worked well. The vapor compression cycle machine used has a Qin value of 227 kJ / kg; Qout is 269 kJ / kg; Win is 42 kJ / kg; Coefficient of Performance (actual) of 5.40; the value of the Coefficient of Performance (ideal) is 7.11 and has an efficiency value of 75.97%. The machine is able to produce aquades with an hourly volume of water flow rate for fans placed before the evaporator maximum speed of 2033.33 liters / hour, for fans at a speed of two at 1991.67 liters / hour, for fans at one speed of 1958.33 liters / the clock and for the fan in the off condition at 1858.3 liters / hour. Keywords: Aquades producing machine, Humidifier, Steam compression cycle viii

(9) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar serta tepat pada waktunya. Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mahasiswa Teknik Mesin mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Program Studi 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., Ph. D., 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. Alm. Prof. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik selaku Dosen Pembimbing Akademik dari semester 1 sampai semester 4. 4. Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra selaku Dosen Pembimbing Akademik semester 5 sampai semester 7. 5. Doddy Purwadianto S.T., M.T. selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi, Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 6. Seluruh Staf Pengajar dan Tenaga Kependidikan Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyelesaian skripsi ini. 7. F.X. Agus Puji Wanto Putro dan Bernadetha Lita Widiastuti sebagai orang tua yang telah berperan besar memberikan dukungan, baik secara spiritual dan materi. ix

(10) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(11) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................ i TITLE PAGE ........................................................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................ v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ................. vi ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ........................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 3 1.3 Tujuan ................................................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah.................................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 5 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ........................................ 6 2.1 Dasar Teori ............................................................................................ 6 2.1.1 Aquades ........................................................................................... 6 2.1.2 Metode-metode Pembuatan Aquades .............................................. 6 2.1.3 Komponen-komponen Mesin .......................................................... 8 2.1.4 Humidifier ..................................................................................... 18 2.1.5 Siklus Kompresi Uap .................................................................... 19 2.1.6 Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap ..................... 22 2.1.7 Psychrometric Chart ..................................................................... 24 2.1.7.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara ................................. 27 Dalam Psychrometric Chart xi

(12) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2.1.7.2 Proses-proses Pada Mesin Penghasil Aquades ....................... 31 2.1.7.3 Perhitungan Pada Psychrometric Chart .................................. 34 2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 35 BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 38 3.1 Objek Penelitian .................................................................................. 38 3.2 Alur Pelaksanaan Penelitian................................................................ 39 3.3 Metode Penelitian................................................................................ 41 3.4 Variasi Penelitian ................................................................................ 41 3.5 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................... 41 3.5.1 Alat ................................................................................................ 41 3.5.2 Bahan ............................................................................................ 43 3.6 Alat Bantu Penelitian .......................................................................... 52 3.7 Pembuatan Mesin Penghasil Aquades ................................................ 53 3.8 Skema Pengambilan Data Penelitian .................................................. 54 3.9 Cara Mendapatkan Data ...................................................................... 56 3.10 Cara Mengolah Data ......................................................................... 58 2.11 Cara Mendapatkan Kesimpulan ........................................................ 59 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 60 4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 60 4.2 Perhitungan ......................................................................................... 62 4.3 Pembahasan ......................................................................................... 70 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 73 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 73 5.2 Saran .................................................................................................... 73 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 74 LAMPIRAN .......................................................................................................... 75 A.1 Mesin penghasil aquades .................................................................... 75 B.2 Psychrometric chart kondisi kipas off ................................................ 76 B.3 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 1 ..................................... 76 B.4 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 2 ..................................... 77 B.5 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 3 ..................................... 77 xii

(13) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kompresor hermetik jenis torak ...................................................... 9 Gambar 2.2 Kompresor hermetik jenis rotary .................................................. 10 Gambar 2.3 Kompresor hermetik jenis open type............................................. 10 Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat .............................................. 12 Gambar 2.5 Kondensor dengan plat besi .......................................................... 12 Gambar 2.6 Kondensor pipa bersirip ................................................................ 13 Gambar 2.7 Pipa kapiler .................................................................................... 14 Gambar 2.8 Hand valve..................................................................................... 14 Gambar 2.9 Automatic expansion valve ............................................................ 15 Gambar 2.10 Thermostatic expansion valve ....................................................... 15 Gambar 2.11 Evaporator dengan sirip ................................................................ 16 Gambar 2.12 Evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat .............................. 16 Gambar 2.13 Evaporator plat .............................................................................. 17 Gambar 2.14 Filter .............................................................................................. 17 Gambar 2.15 Kipas.............................................................................................. 18 Gambar 2.16 Rangkaian komponen utama siklus kompresi uap ........................ 19 Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ......................................... 20 Gambar 2.18 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ......................................... 20 Gambar 2.19 Psychrometric chart ...................................................................... 25 Gambar 2.20 Skematik psychrometric chart ...................................................... 27 Gambar 2.21 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart ................. 28 Gambar 2.22 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades............ 31 Gambar 3.1 Mesin penghasil aquades dengan bak pencurah air ...................... 38 Gambar 3.2 Skema diagram alur penelitian ...................................................... 39 Gambar 3.3 Kayu balok 4 x 6 cm ..................................................................... 43 Gambar 3.4 Papan kayu .................................................................................... 44 Gambar 3.5 Triplek ........................................................................................... 44 Gambar 3.6 GRC board .................................................................................... 45 Gambar 3.7 Styrofoam ...................................................................................... 45 xiii

(14) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3.8 Akrilik ........................................................................................... 46 Gambar 3.9 Plastik mika ................................................................................... 47 Gambar 3.10 Kompresor hermetik jenis rotary .................................................. 48 Gambar 3.11 Evaporator jenis pipa bersirip ....................................................... 49 Gambar 3.12 Refrigeran 32 ................................................................................. 49 Gambar 3.13 Kipas angin.................................................................................... 50 Gambar 3.14 Pompa air....................................................................................... 50 Gambar 3.15 Pipa PVC ....................................................................................... 51 Gambar 3.16 Bak pencurah air............................................................................ 51 Gambar 3.17 Lem pipa PVC ............................................................................... 51 Gambar 3.18 Hygrometer.................................................................................... 52 Gambar 3.19 Thermocouple ................................................................................ 53 Gambar 3.20 Penampil suhu digital .................................................................... 53 Gambar 3.21 Skematik posisi alat ukur .............................................................. 55 Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada mesin siklus kompresi uap .................. 63 yang digunakan untuk kecepatan putar kipas 1664 rpm Gambar 4.2 Psychrometric chart variasi kipaskecepatan maksimal ................ 67 Gambar 4.3 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan perjam ................... 71 Gambar 4.4 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan ............................... 71 pada semua variasi penelitian xiv

(15) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Tabel pengambilan data penelitian ............................................... 57 Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kipas off ............... 60 Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi .............................. 61 kecepatan putar kipas 1 Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi .............................. 61 kecepatan putar kipas 2 Tabel 4.4 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi .............................. 61 kecepatan putar kipas 3 Tabel 4.5 Lanjutan data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi ................ 62 kecepatan putar kipas 3 Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pada psychrometric chart......................... 69 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan lanjutan pada psychrometric chart ........... 70 xv

(16) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan kemajuan zaman, air merupakan sumber daya alam yang paling dibutuhkan seluruh makhluk hidup di muka bumi, terutama manusia. Air sangat penting dalam setiap aspek kehidupan sehari-hari. Air selalu digunakan karena mudah didapatkan dari alam secara cuma-cuma. Exploitasi secara besarbesaran terhadap air dapat mengakibatkan jumlah air yang berada di alam akan semakin berkurang. Dengan demikian manusia tidak dapat secara terus-menerus mengandalkan sumber air yang berada di dalam tanah. Mesin penghasil aquades merupakan solusi bagi manusia untuk mendapatkan air dengan tidak mengandalkan sumber air di dalam tanah. Aquades memiliki keunggulan yaitu hampir tidak mengandung mineral dibandingkan air tanah. Namun, untuk mendapatkan aquades memerlukan proses yang cukup panjang dibandingkan dengan kita mendapatkan air dari tanah. Akan tetapi aquades yang didapatkan dapat langsung dikonsumsi manusia tanpa melalui proses perebusan atau proses sterilisasi. Aquades diperoleh dari hasil penyulingan atau biasa disebut dengan proses destilasi atau biasa juga disebut air murni. Pada dasarnya aquades diperoleh dengan cara menguapkan air pada temperatur didihnya kemudian uap air didinginkan dengan suhu rendah sehingga terjadi proses pengembunan. Air hasil pengembunan ini disebut aquades yaitu air yang rendah akan kandungan mineral didalamnya. Proses destilasi ini merupakan suatu proses dengan cara pemisahan adanya bahan kimia menurut perbedaan kecepatan yang menguap atau volatilitas yakni dengan suatu teknik pemisahan berdasar dengan perbedaan titik didih dalam kegunaannya untuk memperoleh senyawa murni. Aquades biasanya diperoleh di toko-toko yang khusus menyediakan bahan bahan kimia, untuk keperluan industri atau rumah sakit dan di bidang farmasi. 1

(17) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2 Diperlukan cara lain yang mudah untuk memperoleh aquades yang lebih sederhana dan lebih praktis. Mesin siklus kompresi uap merupakan solusi yang praktis yang dapat dilakukan untuk mendapatkan aquades. Aquades yang dihasilkan dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap mememiliki beberapa keunggulan diantaranya : a. Tidak memerlukan biaya besar untuk menghasilkan air aquades. b. Aquades yang dihasilkan dapat dijual di pasaran dan tentunya harga dapat bersaing. c. Mesin penghasil aquades tidak memerlukan tempat yang luas karena dapat ditempatkan di dalam ruangan maupun di luar ruangan dalam mengoperasikan mesin tersebut. d. Tidak memerlukan campuran bahan kimia untuk menghasilkan aquades. Dibanding dengan proses demineralisasi, proses pembuatan aquades dengan mesin siklus kompresi uap ini memiliki kelemahan, yaitu membutuhkan sumber energi listrik yang cukup besar. Namun untuk pembuatan aquades, proses pembuatan aquades dengan mesin siklus kompresi uap ini lebih mudah dilakukan dibanding proses penyulingan dan proses destilasi, hanya saja membutuhkan sumber energi listrik. Desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi dianggap sebagai cara yang efisien dan menguntungkan dengan memanfaatkan kondensor dan evaporator pada pompa kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut (Yaningsih dan Istanto, 2014). Dalam penelitian yang dilakukan Habeebullah, B.A. (2010), pemanfaatan heat pump untuk mendapatkan air tawar merupakan cara yang efisien apabila digunakan pada daerah dengan jumlah penduduk yang banyak, kurang persediaan air bersih dan membutuhkan penggunaan mesin pendingin ruangan. Dengan latar belakang tersebut, penulis tertantang untuk mendalami pembuatan aquades dari mesin siklus kompresi uap dengan merancang dan melakukan penelitian tentang mesin pembuat aquades dari mesin siklus kompresi uap. Diharapkan nilai efisiensi dari mesin pembuatan aquades yang dihasilkan

(18) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3 dapat bersaing dengan proses pembuat aquades yang sudah ada di pasaran dan menjadi solusi bagi daerah yang membutuhkan air bersih untuk di konsumsi, sehingga bisa menjadi alternatif untuk menghasilkan aquades yang berkualitas. 1.2 Rumusan Masalah Pembuatan aquades masih banyak dengan menggunakan cara tradisional yaitu dengan metode destilasi. Perlu adanya cara lain yang lebih efisien, sederhana, praktis dan aman untuk menghasilkan aquades. Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah : a. Bagaimanakah merancang dan membuat mesin penghasil aquades yang efisien, sederhana, praktis dan aman yang menggunakan mesin siklus kompresi uap. b. Berapakah volume aquades terbanyak yang dihasilkan oleh mesin penghasil aquades yang dilengkapi dengan humidifier untuk variasi putaran kipas maksimal yang ditempatkan sebelum evaporator. c. Bagaimana karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan pada mesin penghasil aquades, yang menghasilkan volume aquades terbanyak per jamnya. 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian mesin penghasil aquades dengan siklus kompresi uap ini adalah : a. Merancang dan membuat mesin penghasil aquades yang bekerja dengan siklus kompresi uap. b. Mengetahui volume aquades terbanyak yang dihasilkan oleh mesin penghasil aquades yang dilengkapi dengan humidifier untuk variasi putaran kipas maksimal yang ditempatkan sebelum evaporator. c. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades yang menghasilkan volume air terbanyak per jamnya.

(19) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4 1. Besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin) persatuan massa refrigeran. 2. Besarnya kalor yang dilepas kondensor (Qout) persatuan massa refrigeran. 3. Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win). 4. Coefficient of Performance aktual (COPaktual) mesin siklus kompresi uap. 5. Coefficient of Performance ideal (COPideal) mesin siklus kompresi uap. 6. Efisiensi (η) mesin siklus kompresi uap. 1.4 Batasan Masalah Batasan-batasan yang diambil di dalam penelitian ini adalah : a. Mesin penghasil aquades bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap. b. Komponen-komponen utama dari mesin siklus kompresi uap ini adalah evaporator, kondensor, kompresor, pipa kapiler. c. Besarnya daya yang digunakan kompresor sebesar 1 PK atau 746 watt, ukuran komponen utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor. d. Mesin siklus kompresi uap menggunakan refrigeran R32. e. Pada siklus kompresi uap yang terjadi diasumsikan tidak terjadi proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. f. Komponen-komponen yang digunakan mesin penghasil aquades merupakan komponen yang banyak dan mudah didapatkan di pasaran. g. Mesin penghasil aquades memiliki peralatan pencurah air yang bertujuan untuk menambah kelembaban udara. Pada peralatan pencurah air terdapat komponen : 1. Kipas tambahan dengan daya 40 watt. 2. Pompa air dengan daya 100 watt. 3. Pipa PVC dengan diameter 0,5 inch.

(20) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5 4. Bak pencurah air dengan dimensi : panjang x lebar x tinggi = 0,34 m x 0,31 m x 0,325 m. 5. Jumlah bak pencurah air sebanyak 2 buah. 6. Diameter lubang bak pencurah air sebesar 2 mm. 7. Jarak antar lubang pada bak pencurah air sebesar 2 cm. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian mengenai mesin penghasil aquades dengan siklus kompresi uap ini adalah : a. Bagi penulis, penelitian ini dapat menambah wawasan pengetahuan mengenai mesin penghasil aquades yang bekerja dengan siklus kompresi uap. b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain untuk melakukan penelitian sejenis dan mengembangkan mesin penghasil aquades dengan siklus kompresi uap menjadi lebih baik. c. Mesin hasil penelitian dapat menjadi solusi bagi daerah-daerah yang memerlukan air bersih untuk dikonsumsi. d. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin penghasil aquades yang lebih efisien, sederhana, praktis dan aman. e. Hasil penelitian dapat menambah khazanah ilmu pengetahuan yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak ramai.

(21) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Aquades Aquades adalah air hasil destilasi/penyulingan yang sama dengan air murni atau H2O, karena H2O hampir tidak mengandung mineral. Sedangkan air mineral adalah pelarut yang universal dan air yang sudah banyak mengandung mineral di dalamnya. Oleh karena itu air mineral akan dengan mudah menyerap atau melarutkan berbagai partikel yang ditemuinya dan dengan mudah menjadi tercemar. Dalam siklusnya di dalam tanah, air mineral akan terus bertemu dan melarutkan berbagai mineral anorganik, logam berat dan mikroorganisme. Oleh karena itu, air mineral berbeda dengan aquades (H2O) karena mengandung banyak mineral di dalamnya. 1. Aquades (Aqua Destilata) yaitu air yang dihasilkan dari satu kali proses destilasi/penyulingan, sering disebut air murni namun tetap mengandung mineral-mineral tertentu. 2. Aquabides (Aqua Bidestilata) yaitu air yang dihasilkan dari proses destilasi/penyulingan bertingkat (2x proses destilasi/penyulingan) dan mengandung mineral lebih sedikit dari aquades. 3. Aquademin (Aqua Demineralisata) yaitu air bebas mineral baik ion positif yang berasal dari logam (besi, magnesium, dll), kesadahan (kalsium, dll) maupun ion negatif yang berasal dari udara, gas halogen, belerang, dll, serta memenuhi persyaratan mikroorganisme tertentu. 2.1.2 Metode-metode pembuatan aquades Secara umum metode yang banyak digunakan untuk menghasilkan aquades adalah dengan proses destilasi atau penyulingan. Ada empat macam proses destilasi yang digunakan untuk menghasilkan aquades, yaitu destilasi sederhana, destilasi fraksionisasi, destilasi uap, dan destilasi vakum. 6

(22) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7 Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan bahan untuk menguap (volatilitas). Dalam penyulingan, campuran zat didihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali kedalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masingmasing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal destilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton. 1. Destilasi sederhana pada dasar merupakan salah satu cara pemurnian zat cair yang tercemar oleh zat padat/zat cair lain dengan perbedaan titik didih cukup besar, sehingga zat pencemar atau pengotor akan tertinggal sebagai residu. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran cair – cair, misalnya air – alkohol, air – aseton, dll. Proses destilasi ini dikalukan pada tekanan atmosfer. 2. Destilasi fraksionasi merupakan proses pemisahan di mana sejumlah zat campuran tertentu (gas, padatan, cairan, suspensi, atau isotop) dipisahkan selama transisi fasa menjadi sejumlah kecil bagian (fraksi-fraksi), yang mana komposisinya bervariasi sesuai gradiennya/tingkatannya. Dalam destilasi fraksional atau destilasi bertingkat, proses pemisahan parsial diulang berkali-kali dimana setiap kali terjadi pemisahan lebih lanjut. Hal ini berarti proses pengayaan dari uap yang lebih volatil juga terjadi berkali-kali sepanjang proses destilasi fraksional itu berlangsung. Destilasi fraksionasi digunakan untuk memisahkan larutan yang memiliki perbedaan titik didih tidak terlalu jauh yaitu sekitar 30OC. 3. Destilasi uap digunakan untuk memisahkan campuran senyawa-senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200OC atau lebih. Destilasi uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100OC dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih. Prinsip dasar destilasi uap yaitu mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya. Selain itu destilasi uap dapat digunakan untuk campuran

(23) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8 yang tidak larut dalam air di semua temperature, tapi dapat didestilasi dengan air. 4. Destilasi vakum adalah proses destilasi yang beroperasi pada tekanan 0,4 atm (≤300 mmHg absolut). Proses destilasi ini berlangsung dibawah tekanan atmosfer. Destilasi vakum berfungsi untuk menurunkan titik didih pada minyak berat atau long residu sehingga menghasilkan produk-produknya. Senyawa yang biasa didestilasi vakum merupakan senyawa yang tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang memiliki titik didih diatas 150OC. 2.1.3 Komponen-komponen mesin Mesin penghasil aquades menggunakan mesin siklus kompresi uap dimana sebuah mesin yang bekerja dengan cara mengembunkan uap air yang terdapat di udara. Prinsip dasarnya, aquades yang dihasilkan merupakan kandungan uap air di udara yang mengembun setelah didinginkan oleh evaporator. Uap air yang mengembun karena temperatur yang rendah di evaporator kemudian berubah wujud menjadi cair. Air hasil pengembunan ini kemudian ditampung sehingga disebut aquades. Banyak sedikitnya air hasil pengembunan dipengaruhi oleh jumlah kandungan air yang terdapat di udara. Semakin banyak kandungan uap air yang ada di udara atau semakin tinggi tingkat kelembaban relatif udara, maka akan semakin banyak pula jumlah aquades yang dihasilkan. Oleh sebab itulah diperlukannya rangkaian tambahan yaitu bak pencurah air/humidifier untuk meningkatkan kandungan uap air di udara, sehingga jumlah aquades yang dihasilkan dapat meningkat. Mesin penghasil aquades terdiri atas dua bagian utama, yaitu mesin siklus kompresi uap dan komponen bak pencurah air/humidifier. Pada bagian mesin siklus kompresi uap terdiri atas komponen-komponen dasar berupa kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, dan evaporator. Sedangkan pada rangkaian humidifier terdiri atas komponen-komponen berupa pompa air, rangkaian bak yang

(24) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9 sudah dilubangi sedemikian rupa, selang dan pipa PVC untuk mengalirkan air, dan juga bak penampung. Komponen-komponen utama mesin siklus kompresi uap terdiri dari kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator. a. Kompresor Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Cara kerja kompresor yaitu menghisap sekaligus mengkompresi refrigeran agar terjadi perputaran atau sirkulasi refrigeran yang mengalir di dalam pipa-pipa mesin siklus kompresi uap. Jenis kompresor yang digunakan dalam mesin siklus kompresi uap adalah kompresor hermetik, lebih tepatnya kompresor hermetik torak (reciprocating compressor) yang digerakkan oleh motor listrik. Jenis kompresor hermetik lainnya yaitu kompresor hermetik rotary dan kompresor hermetik open type. Kompresor hermetik jenis rotary banyak dipergunakan pada mesin AC, sedangkan kompresor jenis torak banyak dipergunakan pada mesin kulkas, freezer, showcase maupun dispenser. Gambar 2.1 Kompresor hermetik jenis torak Sumber : http://www.hvacspecialists.info/compressors/hermetic-compressors.html

(25) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10 Gambar 2.2 Kompresor hermetik jenis rotary. Sumber : http://citrapelanginusantara.blogspot.co.id/2011/04/scrollcompressor_22.html Gambar 2.3 Kompresor hermetik jenis open type Sumber : https://hvactutorial.files.wordpress.com/2012/11/two-stage-semihermetic-compressor.jpg Kompresor hermetik jenis torak dapat dilihat pada Gambar 2.1, jenis rotary pada Gambar 2.2, dan jenis open type pada Gambar 2.3. Pada kompresor hermetik,

(26) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11 motor penggerak/motor listrik berada dalam satu tempat atau tabung tertutup dan bersatu dengan kompresor. Motor penggerak langsung memutarkan poros kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran motornya. Kompresor bekerja secara dinamis dalam perputaran refrigeran. Fase yang terjadi ketika refrigeran masuk dan keluar kompresor berupa gas. Namun kondisi gas yang keluar dari kompresor berupa gas panas lanjut dimana suhu gas ini lebih tinggi dari suhu kerja kondensor. b. Kondensor Kondensor adalah komponen yang berfungsi sebagai tempat pengembunan atau kondensasi refrigeran. Di dalam kondensor berlangsung tiga proses yaitu proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh, proses dari gas panas jenuh menuju ke cair jenuh, dan proses dari cair jenuh menjadi cair lanjut (proses pendinginan lanjut). Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh menuju ke cair jenuh berlangsung pada tekanan yang tetap. Saat ketiga proses berlangsung, kondensor akan membuang energi dalam bentuk kalor ke lingkungan sekitar. Jenis kondensor yang sering digunakan dalam kapasitas kecil adalah kondensor pipa dengan jari-jari penguat (seperti pada kulkas 1 pintu), kondensor pipa dengan plat besi (seperti pada kulkas 2 pintu), dan kondensor pipa bersirip. Kondensor berdasarkan media pendinginannya dibagi menjadi tiga, yaitu kondensor berpendingin udara (air cooled condenser), kondensor berpendingin air (water cooled condenser), dan kondensor berpendingin air dan udara (evaporative condenser). Pada umumnya kondensor yang digunakan dalam mesin pendingin adalah kondensor pipa dengan jari-jari penguat, namun pada mesin AC menggunakan jenis kondensor pipa bersirip. Pada Gambar 2.4 menyajikan contoh gambar kondensor dengan jari-jari penguat dengan 5 lintasan. Pada kondensor dengan jari-jari penguat, fungsi dari jari-jari penguat selain untuk menguatkan konstruksi juga sebagai sirip yang berfungsi untuk memperluas permukaan sehingga laju perpindahan kalor menjadi lebih besar.

(27) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12 Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat Sumber : http://parma-teknik.blogspot.co.id/2012/10/kondensor-kulkas.html Pada Gambar 2.5 menyajikan contoh gambar kondensor dengan plat besi. Kondensor dengan plat besi banyak ditemui pada mesin-mesin kulkas, freezer, dan showcase yang diproduksi pada saat ini. Tujuannya adalah agar menambah luas penampang kondensor sehingga perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan dapat lebih cepat. Gambar 2.5 Kondensor dengan plat besi Sumber : http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensorberpendingin-udara.html

(28) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13 Pada Gambar 2.6 menyajikan contoh gambar kondensor pipa bersirip. Kondensor pipa bersirip. Kondensor pipa bersirip banyak ditemui pada mesin AC rumah tangga. Fungsi adanya sirip pada kondensor ini bertujuan agar pelepasan kalor ke lingkungan bisa lebih cepat. Gambar 2.6 Kondensor pipa bersirip Sumber : http://ferinuril.blogspot.co.id/2016/03/cara-kerja-mesin-pendinginair.html c. Pipa kapiler Pipa kapiler merupakan alat ekspansi dalam komponen mesin siklus kompresi uap yang berfungsi menurunkan tekanan refrigeran dan mengalirkan refrigeran menuju evaporator. Pipa kapiler biasanya berukuran sekitar 0,8-2,0 mm. Pada pipa kapiler, refrigeran yang mengalir berada pada fase cair, sehingga tidak jarang akan mengeluarkan bunyi seperti aliran air pada saat mesin beroperasi. Fungsi pipa kapiler sangat vital karena menghubungkan dua bagian tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. Refrigeran bertekanan tinggi sebelum melewati pipa kapiler akan diubah atau diturunkan tekanannya. Akibat dari penurunan tekanan refrigeran menyebabkan terjadinya penurunan suhu pada fase campuran cair dan gas. Pada bagian inilah refrigeran mencapai suhu terendah. Jenis alat ekspansi lainnya yang dapat digunakan untuk menurunkan tekanan yaitu hand valve, AXV (automatic expansion valve), dan TXV (thermostatic expansion valve). Katup ekspansi jenis AXV dan TXV biasanya

(29) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14 digunakan pada unit mesin pendigin berkapasitas besar dan berkapasitas sedang. Katup ekspansi jenis AVX dan TXV juga berfungsi untuk mengatur aliran refrigeran. Berbeda dengan pipa kapiler, pipa kapiler tidak mampu mengatur laju aliran refrigeran berdasarkan beban pendinginnya. Pada Gambar 2.7 memperlihatkan contoh dari pipa kapiler yang digunakan pada AC, freezer, maupun showcase. Gambar 2.8 memperlihatkan contoh dari hand valve yang kerap kali dipergunakan untuk memindahkan refrigeran dari tabung ke mesin pendingin. Gambar 2.9 memperlihatkan contoh dari AXV (automatic expansion valve). Gambar 2.10 memperlihatkan contoh dari TXV (thermostatic expansion valve). Gambar 2.7 Pipa kapiler Sumber : http://servicepelitateknik.blogspot.co.id/2017/08/komponen-komponenac-dan-fungsinya.html Gambar 2.8 Hand valve Sumber : http://m.indotrading.com/product/hand-valve-p400975.aspx

(30) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15 Gambar 2.9 Automatic expansion valve Sumber : https://hvactutorial.files.wordpress.com/2011/07/automatic-expansionvalve.jpg?w=1400 Gambar 2.10 Thermostatic expansion valve Sumber : https://mariners.page4.me/clip-image0063_450_330.jpg d. Evaporator Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase fluida dari bentuk campuran cair dan gas menjadi gas, atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor tersebut diperoleh dari lingkungan evaporator. Hal ini terjadi karena temperatur refrigeran

(31) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16 lebih rendah dari pada temperatur sekelilingnya, sehingga kalor dapat mengalir ke refrigeran. Proses penguapan refrigeran di evaporator berlangsung pada tekanan tetap dan suhu yang tetap. Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah jenis evaporator pipa dengan sirip (seperti pada kulkas 2 pintu), evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat (seperti pada freezer), dan jenis evaporator plat (seperti pada kulkas 1 pintu). Pada Gambar 2.11 menyajikan gambar evaporator dengan sirip, Gambar 2.12 menyajikan gambar evaporator dengan jari-jari penguat, dan Gambar 2.13 menyajikan gambar evaporator dengan plat. Gambar 2.11 Evaporator dengan sirip Sumber : http://www.shenglin-tech.com/uploads/131209/2-13120914395Y51.jpg Gambar 2.12 Evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat Sumber : http://image.made-in-china.com/4f0j00ivlaCZtjCGgd/WOT-EvaporatorWire-Tube-Evaporator-Refrigerator-Evaporator-.jpg

(32) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17 Gambar 2.13 Evaporator plat Sumber : https://tommyji.en.made-in-china.com/product/LbTJRWNyCqrX/ChinaDeep-Fridge-Aluminium-Plate-Roll-Bond-Evaporator-Coil.html e. Filter Filter merupakan komponen yang digunakan untuk menyaring kotoran- kotoran yang terbawa pada 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 adanya filter, kotoran akan mudah masuk ke dalam pipa kapiler sehingga dapat menyebabkan pipa kapiler menjadi tersumbat yang dapat mengakibatkan sistem menjadi tidak bekerja secara optimal atau tidak bekerja sama sekali. Oleh sebab itu, filter ditempatkan sebelum pipa kapiler. Gambar 2.14 menyajikan gambar filter yang terdapat pada mesin-mesin siklus kompresi uap yang diproduksi saat ini. Gambar 2.14 Filter Sumber : http://servicepelitateknik.blogspot.co.id/2017/08/komponen-komponenac-dan-fungsinya.html

(33) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18 f. Kipas Kipas merupakan komponen yang terdiri dari motor listrik dan baling- baling. Kipas berfungsi untuk mengalirkan fluida gas atau udara. Pada sistem siklus kompresi uap, udara yang dihembuskan oleh kipas akan mempercepat proses perpindahan kalor, seperti dari kondensor menuju lingkungan, dan dari lingkungan ke evaporator. Kipas ini juga berfungsi untuk membantu membuang kalor pada kondensor sehingga temperatur kondensor akan lebih stabil dan kondensor akan terhindar dari overheat. Pada Gambar 2.15 menyajikan gambar kipas dengan 4 sudu yang biasa terdapat pada kondensor. Gambar 2.15 Kipas Sumber : http://andriemultiteknik.com/2018/03/11/komponen-ac-splitpendukung.html 2.1.4 Humidifier Humidifier merupakan perangkat yang digunakan untuk menambah kadar air atau menaikkan kandungan air di dalam udara. Penambahan kandungan air di dalam udara akan meningkatkan nilai kelembapan relatif pada udara dan nilai kelembaban spesifik udara. Humidifier biasanya digunakan untuk menaikkan kandungan air di dalam udara pada suatu ruangan, seperti di rumah, kantor, atau pada industri. Perangkat humidifier diperlukan untuk menjaga udara dalam ruangan agar memiliki kelembapan dan suhu udara yang sesuai dengan kebutuhan. Pada penggunaan di dalam rumah, humidifier diperlukan untuk menjaga kelembapan dan menurunkan suhu udara agar penghuni rumah bisa beraktifitas dengan nyaman.

(34) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19 Seperti diketahui, proses humidifikasi untuk penggunaan di dalam rumah disertai pula dengan proses penurunan suhu udara. Proses ini lazim disebut dengan proses evaporative cooling. Sedangkan untuk penggunaan pada skala industri, humidifier digunakan agar tingkat kelembapan udara tidak mengganggu proses jalannya produksi. 2.1.5 Siklus kompresi uap Siklus kompresi uap merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan refrigeran sebagai media kerjanya. Gambar 2.16 menyajikan rangkaian komponen siklus kompresi uap, Gambar 2.17 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h, dan Gambar 2.18 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram T-s. Qout 2 FILTER KONDENSOR 3 1 win PIPA KAPILER KOMPRESOR 4 EVAPORATOR Qin Gambar 2.16 Rangkaian komponen utama siklus kompresi uap Pada Gambar 2.16, Qin merupakan besarnya kalor yang dihisap atau diserap evaporator dari udara persatuan massa refrigeran. Qout merupakan besarnya kalor yang dilepas atau dibuang kondensor ke udara persatuan massa refrigeran. W in merupakan besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran. Arah panah pada siklus kompresi uap menunjukkan arah aliran refrigeran.

(35) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20 Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram P-h Sumbu tekanan pada Gambar 2.17 pada umumnya dinyatakan dengan tekanan absolut. Tekanan absolut dapat dinyatakan dengan tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan atmosfer. Tekanan pengukuran adalah besarnya tekanan yang diperoleh oleh alat ukur ketika diperguakan untuk mengukur tekanan refrigeran. T 2 Q Tc 3a out W in 2a 3 Te 1 4 Q in 1a s Entropy Gambar 2.18 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

(36) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21 Proses dari siklus kompresi uap yang disertai dengan proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut adalah sebagai berikut : a. Proses kompresi (proses 1 - 2) Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor yang digambarkan pada tahap 1-2 pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Kondisi awal pada saat masuk ke dalam kompresor, refrigeran merupakan gas panas lanjut bertekanan rendah. Setelah mengalami kompresi, refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Proses ini berlangsung secara isentropik (iso entropi). Temperatur refrigeran yang keluar kompresor akan meningkat. b. Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a) Proses penurunan suhu atau pendinginan dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh ini terjadi pada tahap 2-2a pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan karena adanya kalor yang mengalir ke lingkungan karena disebabkan suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan. c. Proses kondensasi (proses 2a - 3a) Kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Pada proses ini, gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses ini berlangsung pada suhu dan tekanan tetap atau konstan. Pada proses ini terjadi aliran kalor dari kondensor ke lingkungan dikarenakan suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan. Karena adanya aliran kalor yang dikeluar dari kondensor, maka menyebabkan terjadinya perubahan fase. d. Proses pendinginan lanjut (proses 3a - 3) Proses pendinginan lanjut ini terjadi pada tahap 3a-3 pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Proses pendinginan lanjut merupakan proses penurunan suhu refrigeran pada keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan

(37) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22 konstan. Proses ini diperlukan supaya kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor dapat benar-benar berada dalam fase cair. e. Proses penurunan tekanan (proses 3 - 4) Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 yang terdapat pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Pada fase cair, refrigeran mengalir menuju pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan suhu, sehingga suhu refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini, refrigeran berubah dari yang semula dalam fase cair menjadi fase campuran (cair dan gas). Proses ini berlangsung secara iso entalpi atau isentalpi atau berlangsung dengan nilai entalpi yang tetap. f. Proses penguapan (proses 4 - 1a) Proses penguapan atau evaporasi terjadi pada tahap 4-1a pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Pada fase campuran cair dan gas, refrigeran yang mengalir ke evaporator berada pada tekanan dan temperatur rendah, sehingga ketika refrigeran menerima kalor dari lingkungan akan mengubah seluruh fase fluida refrigeran menjadi gas jenuh. Proses penguapan berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap. g. Proses pemanasan lanjut (proses 1a - 1) Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a-1 pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Proses ini merupakan proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh pengendali jenis katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur antara evaporator dan kondensor. 2.1.6 Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap Diagram tekanan-entalpi pada siklus kompresi uap dapat digunakan untuk menganalisa unjuk kerja mesin siklus kompresi uap yang meliputi kerja kompresor,

(38) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23 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 proses perubahan entalpi pada diagram P-h pada titik 1-2 di Gambar 2.17 yang dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1) : Win = h2 – h1 ...(2.1) Dengan Win merupakan kerja kompresor persatuan massa refrigeran, h1 merupakan nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor, dan h2 merupakan nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor. b. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout) Besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 (lihat Gambar 2.17), perubahan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2) : Qout = h2 – h3 ...(2.2) Dengan Qout merupakan energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran, h2 adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, dan h3 adalah nilai entalpi refrigeran keluar kondensor atau masuk pipa kapiler. c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik titik 4 ke 1 (lihat Gambar 2.17), besarnya perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3) : Qin = h1 – h4 ...(2.3) Dengan Qin merupakan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, h1 merupakan nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, dan h4 merupakan nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada

(39) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24 saat keluar dari pipa kapiler. Karena proses yang terjadi pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap maka nilai h4 = h3 d. Coefficient Of Performance aktual (COPaktual) Besarnya nilai Coefficient Of Performance aktual dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) COPaktual = Q in Win ...(2.4) Dengan COPaktual merupakan nilai rasio kerja sebuah mesin dalam siklus kerjanya, Qin merupakan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, dan Win merupakan besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigerean. e. Coefficient Of Performance ideal (COPideal) Besarnya nilai Coefficient Of Performance ideal dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) : COPideal = 𝑇𝑒 𝑇𝑐−𝑇𝑒 ...(2.5) Dengan COPideal merupakan Coefficient Of Performance maksimum yang dapat dicapai sebuah mesin siklus kompresi uap, Tc merupakan suhu mutlak kondensor, dan Te merupakan suhu mutlak evaporator. f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) Besarnya nilai efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) : η= 2.1.7 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑥 100% ...(2.6) Psychrometric chart Psychrometric chart merupakan suatu kurva/diagram yang digunakan untuk mengetahui karakteristik udara pada suatu kondisi tertentu. Dengan adanya psychrometric chart maka perencanaan tata udara menjadi lebih sederhana, karena tidak perlu menggunakan hitungan matematis yang rumit. Dibutuhkan minimal dua

(40) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25 parameter yang sudah diketahui untuk mendapatkan nilai lain dari karakteristik udara (Tdb, Twb, Tdp, W, RH, H, SpV). Dalam chart ini dapat langsung diketahui hubungan antara berbagai parameter udara secara cepat dan persisi, baik yang berkaitan dengan sifat fisik udara maupun sifat thermiknya.Psychrometric chart merupakan dasar dari teknik pendingin dan tata udara. Contoh psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.19. Cara terbaik memahami psikrometrik chart adalah mengobservasibagaimana letak dan posisi setiap garis kurva diletakkan ataudipetakan pada psikrometrik chart. Psikrometrik chart menyatakanhubungan antara suhu bola kering, suhu bola basah, suhu titikembun, kelembaban relatif, panas total (entalpi), volume speisifik,kelebaban spesifik, panas sensibel dan panas laten. Parameter-parameter udara dalam psychrometric chart antara lain (a) drybulb temperature, (b) wet-bulb temperature, (c) specific humidity, (d) dew-point temperature, (e) entalpi, (f) volume spesifik, (g) kelembapan relatif. Gambar 2.19 Psychrometric chart Sumber: https://www.slideshare.net/JassonPeaPantoja/carrier-si

(41) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26 a. Dry-bulb temperature (Tdb) Dry-bulb temperature merupakan suhu udara kering yang diperoleh melalui pengukuran termometer dengan kondisi bulb pada keadaan kering. Pada psychrometric chart, Tdb digambarkan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terletak di bagian bawah chart. b. Wet-bulb temperature (Twb) Wet-bulb temperature merupakan suhu udara basah yang diperoleh melalui pengukuran termometer dengan kondisi bulb pada keadaan basah (bulb diselimuti kain basah). Pada psychrometric chart, Twb diposisikan sebagai garis diagonal/miring ke bawah yang berawalkan dari garis saturasi yang terletak pada bagian samping kanan chart. c. Specific humidity (W) Specific humidity merupakan jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/kg udara kering). Pada psychrometric chart, W diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada pada bagian samping kanan chart. Bila nilai W naik maka kandungan air yang terdapat di udara akan semakin banyak, demikian juga dengan sebaliknya. d. Dew-point temperature (Tdp) Dew-point temperature merupakan besarnya suhu pada saat uap air di udara mulai menunjukkan pengembunan ketika udara didinginkan. Pada psychrometric chart, Tdp ditandai sebagai titik sepanjang garis saturasi. e. Entalpi (h) Entalpi merupakan besarnya jumlah kalor total dari campuran udara dan uap air yang nilainya tergantung kepada suhu dan tekanannya. Entalpi dinyatakan dalam satuan BTU (British Thermal Unit) per pound udara. Nilai entalpi dapat diperoleh sepanjang skala diatas garis saturasi.

(42) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27 f. Volume spesifik (SpV) Volume spesifik merupakan volume udara campuran dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan meter kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering. g. Kelembapan realtif (%RH) Kelembaban relatif merupakan persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam satu meter kubik dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam satu meter kubik tersebut. Gambar 2.20 Skematik psychrometric chart Sumber: http://3.bp.blogspot.com/_ICtrCXo1vmE/Si2sSS7S6dI/AAAAAAAA AHs/w1Xdq348bEs/s400/psc_03.gif 2.1.7.1 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut : (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (b) proses pamanasan (sensible heating), (c) proses pendinginan (sensible cooling), (e) proses humidifying, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h) proses

(43) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28 pemanasan dan menaikkan kelembapan (heating and humidifying). Pada Gambar 2.21 menggambarkan semua proses-proses yang dapat terjadi pada udara yang digambarkan pada psychrometric chart. Humidifying Evaporative Heating and Cooling Humidifying Sensible Sensible Cooling Heating Cooling and Heating and Dehumidifying Dehumidifying Dehumidifying Gambar 2.21 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart a. Proses pendinginan dan penurunan kembapan (cooling and dehumidifying) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban berfungsi menurunkan temperatur (dry bulb) dan menurunkan kandungan uap air di udara. Jadi pada proses ini menyebabkan semua properti udara mengalami perubahan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kiri bawah (ke arah barat daya). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turunnya enthalpi, turunnya temperatur (wet bulb), turunnya titik embun (dew point), naiknya densitas udara, turunnya spesific volume, dan bisa terjadi kenaikkan atau penurunan kelembapan relatif udara (tergantung proses cooling & de-humidifying yang diinginkan).

(44) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29 b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating) Proses pemanasan sensibel (sensible heating) berfungsi menaikkan temperatur (dry bulb) udara tanpa mengurangi kandungan uap air. Jadi proses ini berlangsung pada kondisi moisture content yang konstan sehingga titik embun (dew point) juga berada dalam kondisi konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari kiri horizontal ke kanan (ke arah timur). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naiknya enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), turunnya densitas udara karena terjadi kenaikan spesific volume, dan turunnya kelembapan relatif udara. c. Proses pendinginan dan manaikan kelembapan (evaporative cooling) Proses evaporative cooling berfungsi menurunkan temperatur (dry bulb) dan menaikkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kiri atas (ke arah barat laut). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naik atau turunnya enthalpi atau bisa juga terjadi dalam enthalpi yang konstan, naik atau turunnya temperatur (wet bulb) atau bisa juga terjadi dalam kondisi wet bulb yang konstan, naiknya titik embun (dew point), naik atau turunnya densitas udara atau bisa juga terjadi dalam kondisi densitas yang konstan, naik atau turunnya specific volume atau bisa juga terjadi dalam kondisi specific volume yang konstan, dan kenaikkan kelembapan relatif udara. d. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling) Proses sensible cooling berfungsi menurunkan temperatur (dry bulb) udara tanpa mengurangi kandungan uap air. Jadi proses ini berlangsung pada kondisi moisture content yang konstan sehingga titik embun (dew point) juga berada dalam kondisi konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari kanan horizontal ke kiri (ke arah barat). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turunnya enthalpi, turunnya temperatur (wet bulb), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan spesific volume, dan naiknya kelembapan relatif udara.

(45) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30 e. Proses humidifying Proses humidifying berfungsi menambahkan kandungan uap air ke udara tanpa merubah temperatur (dry bulb). Jadi proses ini berlangsung pada kondisi temperatur (dry bulb) yang konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari bawah vertikal ke atas (ke arah utara). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naiknya enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), naiknya titik embun (dew point), turunnya densitas udara karena terjadi kenaikkan spesific volume, dan naiknya kelembapan relatif udara. f. Proses dehumidifying Proses dehumidifying proses ini berfungsi menurunkan kandungan uap air di udara tanpa merubah temperatur (dry bulb). Jadi proses ini berlangsung pada kondisi temperatur (dry bulb) yang konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari atas vertikal ke bawah (ke arah selatan). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turunnya enthalpi, turunnya temperatur (wet bulb), turunnya titik embun (dew point), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan spesific volume, dan turunnya kelembapan relatif udara. g. Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) Proses heating and dehumidifying berfungsi menaikkan temperatur (dry bulb) dan menurunkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kanan bawah (ke arah tenggara). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turun atau naiknya enthalpi atau bisa juga terjadi dalam kondisi enthalpi yang konstan, turun atau naiknya temperatur (wet bulb) atau bisa juga terjadi dalam kondisi temperatur (wet bulb) yang konstan, turunnya titik embun (dew point), turun atau naiknya densitas udara, turun atau naiknya spesific volume, dan turunnya kelembapan relatif udara.

(46) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31 h. Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying) Proses heating and humidifying berfungsi menaikkan temperatur (dry bulb) dan menaikkan kandungan uap air di udara. Jadi pada proses ini menyebabkan semua properti udara mengalami perubahan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kanan atas (ke arah timur laut). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naiknya enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), naiknya titik embun (dew point), turunnya densitas udara karena terjadi kenaikkan spesific volume, dan bisa terjadi kenaikkan atau penurunan kelembapan relatif udara (tergantung proses heating & humidifying yang diinginkan). Jadi dalam proses ini penambahan uap air bukan berarti akan menaikkan relative humidity-nya. 2.1.7.2 Proses-proses pada mesin penghasil aquades Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades dapat dilihat pada Gambar 2.22. Proses-proses yang terjadi meliputi (a) proses evaporative cooling (titik A-B), (b) proses cooling (titik B-C), (c) proses cooling dan dehumidifying (titik C-D), dan (d) proses heating dan humidifying (titik D-A). Gambar 2.22 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades

(47) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32 Gambar 2.22 menyajikan proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades pada kondisi kecepatan putar kipas maksimal. Proses- proses lain yang terjadi pada mesin penghasil aquades terlampir pada Gambar B.2, Gambar B.3, dan Gambar B.4. a. Proses pendinginan dan menaikkan kelembapan (evaporative cooling) Pada proses ini terjadi penurunan temperatur (dry bulb) dan kenaikan kandungan uap air di udara. Proses ini terjadi karena udara yang semula berada dalam kondisi lingkungan, mengalir melewati bak pencurah air/humidifier. Kelembapan relatif udara akan meningkat atau akan naik selama proses ini berlangsung. Selain itu kondisi udara yang dapat mengalami perubahan adalah naiknya titik embun, naik atau turunnya enthalpi, atau bahkan bisa terjadi dalam enthalpi yang konstan. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.22. Titik A merupakan kondisi udara pada lingkungan sebelum memasuki box mesin penghasil aquades. Udara pada titik A ini kemudian akan mengalir masuk ke dalam rangkaian mesin yang kemudian akan dilewatkan melalui humidifier. Titik A pada psychromertic chart, diperoleh dengan melihat temperatur bola kering dan temperatur bola basah yang tertera pada hygrometer. Titik B diperoleh dengan cara yang sama tetapi dengan hygrometer yang terpasang setelah rangkaian bak pencurah air. b. Proses pendinginan sensible (sensible cooling) (titik B-C) Pada Gambar 2.22, proses ini merupakan proses penurunan temperatur (dry bulb) tanpa mengurangi kandungan uap air yang terkandung di udara. Proses cooling ini berlangsung pada moisture content yang konstan. Kondisi udara yang mengalami perubahan pada proses ini adalah: turunnya enthalpi, turunnya temperatur (wet bulb), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan spesific volume, dan naiknya kelembapan relatif udara. Kenaikan kelembapan relatif udara akan mencapai 100% yang ditunjukan pada garis saturasi. Titik C pada proses ini merupakan kondisi udara pada saat udara berada di dalam evaporator. Titik C ini diperoleh dengan menggambar lurus secara horizontal

(48) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33 dari kanan ke kiri mengikuti garis saturasi dari titik B hingga pada batas maksimal kelembapan relatif udara, yaitu saat kelembapan relatif udara menunjukan nilai 100%. c. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (titik C-D) Pada Gambar 2.22, penurunan panas sensibel dan penurunan panas laten ke udara. Pada proses ini, temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik mengalami penurunan. Sedangkan kelembapan relatif nilainya tetap pada nilai 100%. Pada proses ini udara didinginkan oleh evaporator hingga mendekati suhu kerja evaporator. Uap air yang terkandung di udara mengalami proses pengembunan sehingga berubah menjadi air. Proses pengembunan ini mengakibatkan tingkat kelembapan spesifik pada udara menjadi berkurang. Titik D pada proses ini merupakan kondisi udara yang telah melewati evaporator atau dapat disebut juga sebagai udara keluaran evaporator. Titik D ini diperoleh dengan menggambar garis menurun mengikuti garis saturasi dari titik C hingga titik suhu sama dengan suhu udara keluar evaporator. d. Proses pemanasan dan menaikan kelembapan atau heating and humidifying (titik D-A) Pada Gambar 2.22, proses ini menunjukkan proses heating and humidifying. Proses ini terjadi karena udara keluaran evaporator akan dikeluarkan menuju lingkungan sehingga kondisi udara keluaran evaporator akan sama dengan udara lingkungan. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan kelembapan spesifik. Pada proses ini, terjadi kenaikkan enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), naiknya titik embun (dew point), turunnya densitas udara karena terjadi kenaikkan spesific volume, dan bisa terjadi kenaikkan atau penurunan kelembapan relatif udara.

(49) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34 2.1.7.3 Perhitungan pada psychrometric chart Dari data-data yang ada pada psychrometric chart dapat dihitung (a) laju aliran volume air yang diembunkan, (b) penurunan kandungan uap air, (c) laju aliran massa udara, dan (d) debit aliran udara. a. Laju aliran volume air yang diembunkan Laju aliran volume air yang diembunkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.9) : Vair = Vair ...(2.9) ∆t dengan Vair adalah laju aliran volume air, Vair adalah jumlah air yang dihasilkan, dan ∆t adalah selang waktu yang dibutuhkan. b. Penurunan kandungan uap air Penurunan kandungan uap air pada proses penghasilan aquades (lihat Gambar 2.22) dapat dihitung dengan Persamaan (2.10) : ∆W = Wa-Wb ...(2.10) dengan ∆W adalah penurunan kandungan uap air, Wa adalah kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator, dan Wb adalah kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator. c. Laju aliran massa udara yang berhasil diembunkan Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.11) : Mudara = ṁair Wa-Wb = ṁair /∆t Wa-Wb ...(2.11) dengan Mudara merupakan laju aliran massa udara, mair adalah laju aliran massa air yang dihasilkan, Wa adalah kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator, dan Wb adalah kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator, mair adalah massa aquades yang dihasilkan, ∆t adalah selang waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan aquades.

(50) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35 d. Debit aliran udara Debit aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.12) : Qudara = ṁudara ρudara = mudara x Uudara ...(2.12) dengan Qudara merupakan debit aliran udara, mudara adalah laju aliran massa udara, pudara adalah massa jenis udara, dan Uudara adalah volume spesifik udara. 2.2 Tinjauan pustaka Yaningsih dkk, (2015) melakukan penelitian dengan 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 konstan sebesar 45ᵒC. Kompresor dioperasikan pada putaran konstan sebesar 1.200 rpm, laju aliran volumentrik air laut dijaga sebesar 300 liter/jam, dan air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang. Hasil penelitian ini 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 COPaktual 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. Eko Romadhoni, (2017) melakukan penelitian tentang mesin penghasil air aki menggunakan mesin siklus kompresi uap dilengkapi dengan humidifier. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap yang dilengkapi dengan humidifier. (b) Mengetahui karakteristik mesin penghasil air aki yang telah dibuat meliputi: COPaktual (Coefficient of Performance), COPideal (Coefficient of Performance), efisiensi dari mesin siklus kompresi uap dan mengetahui jumlah air aki yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki per jamnya. Komponen mesin penghasil air aki meliputi: mesin pendingin ruangan atau AC yang dijual di pasaran dengan daya sebesar 3/4 PK serta menggunakan refrigeran

(51) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36 410A, rangkaian pencurah air dibuat menggunakan pipa PVC berdiameter 1/2 inch, lubang pencurah berdiameter 2 mm, jarak antar lubang 1,5 cm, rangkaian berjumlah 14 baris, air dialirkan menggunakan pompa berdaya 125 watt. Kipas pada humidifier berdaya 40 watt, kecepatan aliran udara 1,28 m/s untuk kecepatan satu dan 1,62 m/s untuk kecepatan maksimal. Variasi penelitian dengan menggunakan kipas kecepatan satu, kipas kecepatan maksimal dan kipas pada humidifier off. Ukuran kotak mesin penghasil air aki berukuran p x l x t : 2 m x 1 m x 2 m. Mesin penghasil air aki berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Mesin siklus kompresi uap yang digunakan memiliki nilai Coefficient of Performance (aktual) sebesar 7,61, nilai Coefficient of Performance (ideal) sebesar 10,6 dan memiliki nilai efisiensi sebesar 71,72%. Mesin mampu menghasilkan air aki dengan laju aliran volume air untuk kipas pada humidifier kecepatan maksimal sebesar 1,41 liter/jam, untuk kipas pada humidifier kecepatan satu sebesar 1,35 liter/jam dan untuk kipas pada humidifier off sebesar 1,28 liter/jam. Yaningsih dan Istanto, (2014), melakukan penelitian tentang desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang dianggap sebagai cara efisien dan menjanjikan dimana memanfaatkan condensor dan evaporator dari pompa kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut. Penelitian ini menguji laju aliran massa udara terhadap produktivitas tawar unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Pada penelitian laju aliran massa udara divariasi 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,

(52) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37 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 620 ppm.

(53) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Objek Penelitian Objek penelitian merupakan mesin penghasil aquades yang dibuat sendiri. Mesin penghasil aquades terdiri dari 2 (dua) rangkaian sistem, yaitu mesin sistem kompresi uap dan sistem bak pencurah air yang dibuat dalam 1 (satu) rangkaian. Panjang mesin 2,51 m, lebar mesin 0,985 m, dan tinggi mesin 1,01 m. Gambar 3.1 merupakan skematik dari objek yang diteliti yaitu mesin penghasil aquades dengan sistem kompresi uap yang dilengkapi dengan bak pencurah air. g b i c d e a f h Gambar 3.1 Mesin penghasil aquades dengan bak pencurah air Keterangan pada Gambar 3.1 a. Kompresor d. Evaporator g. Humidifier b. Kondensor e. Bak penampung h. Gelas ukur c. Pipa kapiler f. Pompa i. Kipas tambahan 38

(54) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 39 3.2 Alur Pelaksanaan Penelitian Sebelum melakukan penelitian terlebih dahulu mempersiapkan alur penelitian yang akan digunakan untuk pedoman. Alur penelitian akan mempermudah jalannya penelitian. Gambar 3.2 memperlihatkan skema diagram alur penelitian yang dipergunakan. Mulai Perancangan mesin penghasil aquades Menyiapkan alat dan bahan Pembuatan mesin penghasil aquades Tidak baik Baikkah? Baik Pemilihan variasi penelitian dari 1 sampai dengan 4 Pengambilan data Melanjutkan variasi? Tidak Ya Pengolahan, analisa data/pembahasan, kesimpulan dan saran Selesai Gambar 3.2 Skema diagram alur penelitian

(55) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 40 Penelitian dimulai dengan merancang disain mesin penghasil aquades. Kemudian menyiapkan komponen-komponen mesin penghasil aquades yang terbagi menjadi dua bagian utama, yaitu bagian mesin siklus kompresi uap dan bagian humidifier. Komponen-komponen disiapkan sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan. Setelah komponen-komponen yang dibutuhkan telah terkumpul, kemudian dilakukan proses perakitan mesin penghasil aquades. Perakitan mesin dilakukan dengan menggabungkan mesin siklus kompresi uap dengan humidifier. Setiap komponen mesin dirakit sesuai susunan yang diinginkan hingga mesin dapat berfungsi. Mesin yang telah selesai dirangkai tidak bisa langsung diambil datanya, melainkan harus diuji coba terlebih dahulu. Pengujian alat dilakukan hingga mesin benar-benar menunjukkan unjuk kerja yang stabil sehingga data yang dikumpulkan dapat dianggap valid. Apabila mesin belum bekerja dengan baik, maka dapat dilakukan perakitan ulang atau perbaikan pada mesin. Saat perbaikan mesin selesai, mesin diuji kembali hingga mesin menghasilkan unjuk kerja yang diinginkan. Setelah mesin menunjukkan unjuk kerja yang baik, maka kita perlu menyiapkan proses pengambilan data. Persiapan ini dilakukan dengan memasang alat ukur yang dibutuhkan pada mesin serta tabel pencatatan data hasil penelitian. Tabel ini sangat diperlukan dalam pengambilan data karena sangat mempermudah dalam pencatatan data yang didapat. Tabel berisi variabel-variabel data yang ingin didapat atau dicatat. Setelah persiapan pengambilan data selesai, maka pengambilan data penelitian pada mesin siap dilakukan. Pengambilan data penelitian dilakukan dengan mencatat data yang tertera pada alat ukur. Data yang dikumpulkan nantinya akan diolah dan dilakukan perhitungan tentang unjuk kerja mesin. Hasil pengolahan data penelitian kemudian dibahas dengan melakukan analisa hasil perolehan data. Kesimpulan bisa didapat setelah selesai melakukan analisa terhadap hasil pengolahan data penelitian. Untuk mempermudah menampilkan kesimpulan, hasil pengolahan data ditampilkan dalam bentuk grafik. Kesimpulan didapat dari intisari hasil-hasil pembahasan dan sesuai dengan tujuan penelitian.

(56) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41 3.3 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. 3.4 Variasi Penelitian a. Variabel bebas Variabel bebas merupakan variabel yang dapat diubah dalam melakukan penelitian. Penelitian ini memiliki satu variabel bebas, yaitu kecepatan putaran kipas angin yang mengarah ke evaporator : (a) kecepatan putaran kipas nol (kipas off), (b) kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm), (c) kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) dan kecepatan putaran kipas maksimal (1664 rpm). 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 nilai COPaktual, COPideal, efisiensi mesin kompresi uap dan jumlah aquades yang dihasilkan. 3.5 Alat dan Bahan Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian adalah mesin penghasil aquades. Gambar 3.1 menunjukkan skematik mesin penghasil aquades yang diteliti. Dengan ukuran mesin p x l x t : 2,51 m x 0,985 m x 1,01 m. 3.5.1 Alat Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penghasil aquades, antara lain: a. Gergaji besi dan gergaji kayu Gergaji besi digunakan untuk memotong pipa paralon. Dimana pipa paralon tersebut digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampungan ke humidifier.

(57) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42 Gergaji kayu digunakan untuk memotong kayu balok, papan kayu dan GRC board. Dimana kayu balok, papan kayu dan GRC board digunakan untuk kotak utama mesin. b. Palu Palu digunakan untuk memukul paku, dimana paku tersebut digunakan untuk menyatukan kayu balok, papan kayu, dan GRC board sehingga bisa menjadi kotak utama mesin. c. Gunting dan cutter Gunting dan cutter digunakan untuk memotong plastik mika dan lakban. Dimana plastik mika digunakan sebagai pelapis bak penampungan air agar tidak bocor. d. Meteran dan mistar Meteran digunakan untuk mengukur panjang komponen kotak mesin, sehingga ukuran bisa sesuai dengan disain. Mistar digunakan untuk mengukur dan membuat garis pada komponen kotak mesin. e. Obeng dan kunci pas ring set Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan skrup. Kunci pas dan ring set digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. f. Bor Bor digunakan untuk melubangi bak air. Mata bor yang digunakan memiliki diameter 2 mm. g. Tube cutter Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga yang digunakan agar potongan pada pipa tembaga dapat presisi sehinga dapat mengurangi resiko kebocoran refrigeran.

(58) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43 h. Tube expander Tube expander atau pelebar pipa tembaga berfungsi untuk melebarkan mulut pipa tembaga agar dapat tersambung dengan baik. 3.5.2 Bahan Bahan atau komponen yang diperlukan dalam proses pembuatan mesin penghasil aquades, antara lain: a. Kayu balok 4 x 6 cm Kayu balok ini digunakan sebagai rangka utama kotak mesin penghasil aquades. Gambar 3.3 menyajikan gambar kayu balok yang digunakan sebagai rangka box mesin penghasil aquades. Gambar 3.3 Kayu balok 4 x 6 cm Sumber : https://www.sarana-bangunan.com/macam-macam-ukuran-kayu-dankegunaannya.jpeg b. Papan kayu Papan kayu digunakan sebagai tempat memasang evaporator. Papan kayu yang memiliki tebal 1,5 cm dan lebar 15 cm. Papan kayu juga digunakan untuk membuat bak penampungan air. Gambar 3.4 menyajikan gambar papan kayu yang digunakan sebagai tempat memasang evaporator dan sebagai bak penampung air.

(59) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44 Gambar 3.4 Papan Kayu Sumber : https://furnituredanmebel.blogspot.com/2016/01/belajar-caramenghitung-kubikasi-kayu-papan.html c. Triplek dan GRC board Triplek dan GRC board digunakan sebagai dinding luar dan dinding tengah kotak mesin penghasil aquades. Triplek yang terdapat dipasaran memiliki ukuran 122 cm x 244 cm dengan ketebalan 3 mm yang dipotong sesuai ukuran yang diperlukan, dan GRC board memiliki ukuran 1,2 m x 2,4 m dengan ketebalan 9 mm. Gambar 3.5 menyajikan gambar triplek yang digunakan sebagai dinding tengah/dinding pembatas mesin penghasil aquades, dan Gambar 3.6 menyajikan gambar GRC board yang digunakan sebagai dinding luar mesin penghasil mesin aquades. Gambar 3.5 Triplek

(60) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45 Gambar 3.6 GRC board Sumber: http://www.pddianjaya.com/wp-content/uploads/2016/02/Jaya Sheetrock.jpg d. Styrofoam Styrofoam digunakan untuk melapisi dinding yang memiliki celah udara agar tidak ada udara dari luar masuk ke dalam mesin melalui celah-celah box. Gambar 3.7 menyajikan gambar styrofoam yang digunakan. Gambar 3.7 Styrofoam Sumber: https://sc01.alicdn.com/kf/HTB1AlM5KXXXXXcVXFXXq6x XFXXXk/Expandable-Polystyrene-Boards.jpg

(61) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46 e. Paku dan sekrup Paku digunakan untuk menyatukan rangka kayu sehingga dapat terpasang dengan kuat, serta digunakan untuk memasang papan kayu, triplek, dan GRC board pada rangka kotak mesin. Sekrup digunakan untuk memasang engsel pintu. f. Roda lemari Roda lemari digunakan agar mesin penghasil air aquades mudah untuk dipindahkan. g. Engsel pintu Engsel pintu digunakan agar pintu mudah untuk dibuka dan ditutup. h. Akrilik Akrilik digunakan pada bagian dinding yang dipasang hygrometer, dan berfungsi agar mempermudah dalam melihat suhu yang tertera pada hygrometer yang berada di dalam box mesin penghasil aquades. Gambar 3.8 menyajikan akrilik yang digunakan pada dinding agar mudah melihat hygrometer yang ada didalam kotak mesin penghasil aquades. Gambar 3.8 Akrilik Sumber: https://ecs7.tokopedia.net/img/product-1/2016/8/24/138712/ 138712_50ee8d3d-6048-4fe0-889f-fd4108a34f7e.jpg

(62) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47 i. Lakban dan double tape Lakban dan double tape digunakan untuk merekatkan styrofoam pada dinding mesin serta menutupi celah yang ada pada dinding mesin. j. Plastik mika Plastik mika digunakan sebagai pelapis bak penampungan air, sehingga bak penampungan air tidak bocor. Gambar 3.9 menyajikan gambar plastik mika yang digunakan sebagai pelapis bak penampung air. Gambar 3.9 Plastik mika Sumber: http://2.bp.blogspot.com/-Xu-Z1jhW0-o/Uuzi1pGqFdI/ AAAAAAAACio/cOdxW8wRisM/s1600/mika-plastik1.jpg k. Kondensor Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dari sistem ke lingkungan. Kondensor yang digunakan merupakan kondensor jenis pipa bersirip. Kondensor ini memiliki spesifikasi panjang 84,8 cm, lebar 32 cm, dan tinggi 59,6 cm. Pipa kondensor jenis ini berbahan aluminium dengan diameter pipa sebesar 6 mm dan jarak antar pipa 13 mm. Sirip pada kondensor berbahan aluminium dengan jarak antar sirip sebesar 1 mm. Gambar kondensor pipa bersirip yang digunakan tersaji pada Gambar 2.6. l. Kompresor Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Jenis kompresor yang digunakan adalah kompresor

(63) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 48 hermetik jenis rotary. Kompresor hermetik jenis rotary ini memiliki daya sebesar 745,7 watt dengan tinggi kompresor sebesar 24 cm dan berdiameter 15 cm. Gambar 3.10 menyajikan gambar kompresor hermetik jenis rotary yang digunakan pada komponen utama mesin penghasil aquades. Gambar 3.10 Kompresor hermetik jenis rotary Sumber: http://id.sw-hvac.net/refrigeration-compressor/hermetic-refrigerationcompressor.jpg m. Pipa kapiler Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Dari hasil pengukuran, pipa kapiler ini berdiameter 0,8 mm. Pipa kapiler ini berbahan tembaga dengan panjang keseluruhan sebesar 50 cm. Gambar pipa kapiler pada komponen utama mesin penghasil aquades tersaji pada Gambar 2.7. n. Evaporator Evaporator berfungsi untuk menyerap panas dari lingkungan yang kemudian panas tersebut didinginkan oleh refrigeran. Evaporator yang digunakan memiliki spesifikasi panjang 77,3 cm, lebar 18,5 cm, 25 cm. Evaporator ini berjenis pipa bersirip, dengan pipa evaporator berbahan tembaga yang memiliki diameter pipa 6,20 mm dan jarak antar pipa 13 cm. Sirip pada evaporator berbahan aluminium dengan jarak antar sirip sebesar 1 mm. Gambar evaporator jenis pipa bersirip tersaji pada Gambar 3.11.

(64) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49 Gambar 3.11 Evaporator jenis pipa bersirip o. Filter Filter merupakan alat yang memiliki fungsi untuk menyaring kotoran dalam pipa kapiler seperti uap air dan sisa-sisa pemotongan, korosi maupun kotoran kotoran yang lain. Dari hasil pengukuran, diketahui ukuran diameter filter sebesar 2 cm dan panjangnya 4,5 cm. Filter ini berbahan tembaga. Gambar filter pada komponen utama mesin penghasil aquades tersaji pada Gambar 2.7 p. Refrigeran Refrigeran merupakan jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap kalor dan melepas kalor dari lingkungan sekitar. Refrigeran yang digunakan pada penelitian adalah jenis R32. Gambar 3.12 Refrigeran 32 Sumber : http://cdn3.bigcommerce.com/s-xw59ii/products/74/images/273/ R32_01_can__18298.1443456143.600.600.png?c=2

(65) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50 q. Kipas angin Kipas angin digunakan untuk membantu sirkulasi udara menuju menuju evaporator. Kipas angin yang digunakan memiliki daya 40 watt, dengan diameter kipas 25 cm, dan memiliki sudu berjumlah 3. Gambar kipas angin sebagai kipas tambahan pada mesin penghasil aquades tersaji pada gambar 3.13. Gambar 3.13 Kipas angin r. Pompa air Pompa air digunakan untuk mensirkulasikan air dari bak penampungan air menuju rangkaian pipa humidifier. Pompa yang digunakan berjenis submersible pump yang memiliki daya 100 watt, dengan kapasitas maksimum sebesar 70 LPM (liter per menit). Gambar pompa air tersaji pada Gambar 3.14 Gambar 3.14 Pompa air Sumber : http://www.sentralpompa.com/category-31-Pompa-Sirkulasi-Kolam.html

(66) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51 s. Pipa PVC Pipa PVC berukuran ¾ inch digunakan sebagai rangkaian humidifier, dimana pipa-pipa PVC ini dirangkai untuk mengalirkan air ke bak humidifier. Gambar pipa PVC tersaji pada Gambar 3.15 Gambar 3.15 Pipa PVC t. Bak pencurah air Bak pencurah air terbuat dari plastik dengan ukuran panjang 34 cm, lebar 31 cm, dan tinggi 32 cm. Bak pencurah air berjumlah 2 buah pada rangkaian humidifier dengan diameter lubang bak pencurah air sebesar 2 mm dan jarak antar lubang sebesar 2 cm. Gambar bak pencurah air tersaji pada Gambar 3.16. Gambar 3.16 Bak pencurah air u. Lem pipa PVC Lem pipa PVC digunakan untuk memperkuat sambungan antara pipa PVC yang tersaji pada Gambar 3.17 Gambar 3.17 Lem pipa PVC Sumber: http://jayacoatinkindonesia.com/wp-content/uploads/sites.png

(67) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52 3.6 Alat Bantu Penelitian Alat bantu yang digunakan untuk mendapatkan data pada penelitian ini adalah hygrometer, thermocouple, stopwatch, gelas ukur dan penampil suhu digital. a. Hygrometer Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara basah dan suhu udara kering di ruangan. Dari hasil pengukuran suhu udara basah dan kering dapat diketahui kelembapan udara yang ada di lingkungan hygrometer. Gambar hygrometer yang digunakan tersaji pada Gambar 3.18 Gambar 3.18 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 3.19 menyajikan gambar thermocouple, dan Gambar 3.20 menyajikan penampil suhu digital yang digunakan sebagai alat ukur suhu pada mesin penghasil aquades.

(68) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 53 Gambar 3.19 Thermocouple Gambar 3.20 Penampil suhu digital c. Stopwatch Stopwatch digunakan sebagai acuan waktu yang dibutuhkan saat pengambilan data. d. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang dihasilkan mesin pada saat pengambilan data. 3.7 Pembuatan Mesin Penghasil aquades Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin penghasil aquades, sebagai berikut: a. Merancang bentuk dan model mesin penghasil aquades.

(69) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 54 b. Membuat rangka lemari mesin dengan menggunakan kayu balok. c. Memasang papan kayu sebagai penyangga komponen evaporator. d. Membuat bak penampungan air untuk humidifier menggunakan papan kayu. e. Memasang dinding luar menggunakan triplek dan GRC board. f. Memasang pintu pada box mesin. g. Melapisi bak penampungan air dengan styrofoam. h. Melapisi bak penampungan air yang telah dilapisi styrofoam dengan menggunakan plastik mika. i. Membuat lubang di dinding tengah untuk udara keluaran dari kondensor. j. Memasang komponen-komponen mesin siklus kompresi uap. k. Memasang kelistrikan mesin siklus kompresi uap. l. Membuat sekat pada bagian indoor agar udara dari rangkaian humidifier hanya bisa melewati evaporator terlebih dahulu. m. Pemasangan styrofoam untuk meminimalisir kebocoran udara. n. Pemotongan pipa PVC sepanjang 50 cm untuk rangkaian humidifier. o. Merangkai pipa PVC dengan sambungan pipa menjadi rangkaian pencurah air. p. Pembuatan lubang pada bak pencurah air dengan menggunakan mata bor berdiameter 2 mm dan dengan jarak antar lubang 2 cm. q. Pemasangan pompa air di dalam lemari mesin penghasil aquades. r. Pemasangan rangkaian pencurah air dengan pompa air di atas bak penampungan air. s. Memasang kipas untuk membantu sirkulasi udara setelah melewati humidifier menuju ke evaporator. t. Memasang kipas tambahan di evaporator, agar sirkulasi udara ke evaporator lebih lancar. 3.8 Skema Pengambilan Data Penelitian Skema pengambilan data penelitian menunjukkan penempatan susunan alat ukur yang digunakan untuk pengambilan data pada mesin pendingin. Skema

(70) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 55 pengambilan data penelitian mesin pendingin dapat dilihat pada Gambar 3.21. Peralatan tambahan yang digunakan dalam pengambilan data adalah thermocouple, penampil suhu digital, hygrometer, stopwatch dan gelas ukur. Skema yang tersaji pada Gambar 3.21 merupakan skematik untuk memperoleh data primer pada penelitian. Kemudian untuk memperoleh data sekunder pada penelitian menggunakan diagram P-h untuk memperoleh data entalpi, suhu kerja kondensor, suhu kerja evaporator, dan mempergunakan psychrometri chart untuk mendapatkan data-data : kelembapan relatif, kelembaban spesifik, suhu titik embun, suhu udara basah, dll. Tdb A T1 T2 B Tdb, Twb T3 C Gambar 3.21 Skematik posisi alat ukur Pada Gambar 3.21 menunjukan skema pengambilan data penelitian mesin penghasil air aquades. Bagian-bagian yang diperlukan dalam pengambilan data penelitian adalah sebagai berikut : a. Thermocouple dan penampil suhu digital (T1) Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur suhu kerja di kondensor. b. Thermocouple dan penampil suhu digital (T2) Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur suhu kerja di evaporator.

(71) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 56 c. Thermocouple dan penampil suhu digital (T3) Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur suhu udara setelah melewati evaporator. d. Hygrometer (Tdb, B) Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara kering setelah melewati humidifier. e. Hygrometer (Twb, B) Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara basah setelah melewati humidifier. f. Hygrometer (Tdb, A) Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara kering lingkungan. g. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang berhasil diembunkan oleh evaporator atau air aki yang dihasilkan mesin. 3. 9 Cara Mendapatkan 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 aquades. Persiapan dilakukan dengan memeriksa setiap bagian mesin penghasil aquades dan memastikan setiap bagian mesin bisa berfungsi dengan baik. b. Mengkalibrasi thermocouple yang digunakan untuk mengukur suhu. Kalibrasi thermocouple ini bertujuan untuk memastikan bahwa thermocouple yang digunakan masih berfungsi dengan baik dan menampilkan data yang akurat. c. Menyiapkan stopwatch, thermocouple, hygrometer serta gelas ukur. Persiapan ini dilakukan dengan memasang setiap alat bantu penelitian pada tempatnya. Thermocouple dipasang untuk mengukur suhu pada evapotator, suhu udara keluaran evaporator, suhu pada kondensor, dan suhu udara keluaran kondensor. Hygrometer diposisikan untuk mengukur suhu udara

(72) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 57 ruang rangkaian humidifier. Gelas ukur disiapkan untuk mengukur jumlah air yang dihasilkan mesin. d. Menghidupkan mesin untuk memanaskan mesin terlebih dahulu hingga air aquades yang dihasilkan mesin sudah mengalir dengan stabil. e. Mencatat terlebih dahulu suhu setiap titik pengambilan data pada menit ke0. Pencatatan ini bertujuan untuk mengetahui kondisi awal sebelum hasil air aquades mulai diukur. f. Mencatat data yang pengamatan yang ditunjukan langsung pada penampil suhu digital thermocouple, hygrometer serta jumlah air yang dihasilkan setiap 10 menit sekali selama dua jam. g. Pengujian dilakukan selama tiga hari untuk tiga percobaan. Untuk satu variasi kecepatan kipas pada rangkaian humidifier, dilakukan pengujian selama dua jam. Dalam satu hari, pengujian dilakukan selama 3 kali dengan rentang waktu berbeda, sehingga dibutuhkan waktu enam jam dalam satu hari untuk mendapatkan satu sampel data penelitian. Data yang diukur saat pengambilan data dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut : Tabel 3.1 Tabel pengambilan data penelitian No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Refrigeran Udara Kecepatan Suhu di putaran Suhu di titik B Tevap. Tkond. Suhu di titik A titik D kipas o o o o o o o (menit) (rpm) ( C) ( C) Tdb( C) Twb( C) Tdb( C) Twb( C) Tdb( C) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Rata-rata Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam waktu Volume air (ml)

(73) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 58 Keterangan : a. Tkond. adalah suhu kerja kondensor. b. Tevap. adalah suhu kerja evaporator. c. T titik D adalah suhu udara keluaran evaporator. d. Tdb titik A adalah suhu udara kering setelah proses humidifikasi. e. Twb titik A adalah suhu udara basah setelah proses humidifikasi. f. Tdb titik B adalah suhu udara kering lingkungan. g. Volume air adalah volume aquades yang dihasilkan mesin. 3.10 Cara Mengolah Data Data yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat penelitian. Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam tabel perhitungan. Berikut langkahlangkah mengolah data : a. Memasukan data yang diperoleh dari hasil pengujian ke dalam tabel seperti pada Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata pada setiap variasinya. b. Menggunakan data hasil rata-rata yang diperoleh untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada P-h diagram, sesuai dengan refrigeran yang digunakan. c. Mendapatkan nilai entalpi h1, h2, h3 dah h4 dari siklus kompresi uap pada Ph diagram. d. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik dari mesin siklus kompresi uap dengan cara menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout) menggunakan Persamaan (2.2), kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) menggunakan Persamaan (2.3), kerja yang dilakukan oleh kompresor (Win) menggunakan Persamaan (2.1), COPaktual menggunakan Persamaan (2.4), COPideal menggunakan Persamaan (2.5) dan efisiensi dari mesin siklus kompresi uap menggunakan Persamaan (2.6). e. Mencari nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) serta nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb) dengan menggunakan psychrometric chart.

(74) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 59 f. Setelah diketahui nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) serta nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb), kemudian menghitung kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (ΔW) untuk setiap variasi. Untuk menghitung kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (ΔW) digunakan Persamaan (2.10). g. Menghitung laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair ) untuk setiap variasi percobaan menggunakan Persamaan (2.9). h. Setelah diketahui laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair ), kemudian menghitung laju aliran massa udara saat proses pengembunan terjadi (mudara) untuk setiap variasi percobaan menggunakan Persamaan (2.11). i. Kemudian mencari debit aliran udara (Q) untuk setiap variasi percobaan dengan menggunakan Persamaan (2.12). j. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil dari proses menghasilkan air aki ditampilkan dalam bentuk grafik. Pembahasan terhadap grafik, dilakukan dengan mengacu pada tujuan penelitian. 3.11 Cara Mendapatkan Kesimpulan Kesimpulan merupakan intisari dari hasil penelitian yang sudah dilakukan dan kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian yang dilakukan. Saran dibuat dengan tujuan agar hasil dari penelitian yang akan dilakukan pada masa mendatang menjadi lebih baik lagi dari penelitian yang sudah dilakukan.

(75) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Pada penelitian ini, hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin penghasil aquades dengan menggunakan sistem kompresi uap berdasarkan variasi kecepatan kipas yang berada di sebelum evaporator yang meliputi: suhu kerja kondensor (Tkond.), suhu kerja evaporator (Tevap.), suhu udara kering lingkungan (Tdb titik A), suhu udara basah lingkungan (Twb titik A), suhu udara kering pada proses humidifikasi (Tdb titik B), suhu kerja setelah melewati evaporator (T titik D), dan jumlah air yang dihasilkan. Pengujuan dilakukan sebanyak 3 kali percobaan untuk setiap kecepatan kipas, yaitu kondisi kipas off, kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm), kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm), kecepatan putaran kipas 3 (1664 rpm). Kemudian dihitung hasil rata-ratanya untuk setiap variasi. Hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, dan Tabel 4.5. Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kipas off No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Waktu Kecepatan putaran kipas (menit) (rpm) 10 20 30 40 50 60 0 70 80 90 100 110 120 Rata-rata Refrigeran Tevap. Tkond. Udara Suhu di titik A Suhu di titik B Suhu di titik D (ᵒC) (ᵒC) Tdb (ᵒC) Twb (ᵒC) Tdb (ᵒC) Twb (ᵒC) Tdb (ᵒC) 6,9 45,0 26,1 22,2 24,7 23,2 14,7 6,2 45,2 26,3 22,2 24,8 23,2 14,4 6,7 45,9 26,5 22,5 25,2 23,5 13,9 6,6 45,8 26,5 22,3 24,8 23,3 13,6 6,9 46,3 26,7 22,3 25,2 23,3 13,3 6,6 46,3 26,5 22,3 25,0 23,3 13,5 7,2 46,4 26,7 22,7 25,3 23,7 13,7 7,2 46,5 27,0 22,7 25,3 23,5 13,7 7,2 46,9 27,0 22,7 25,5 23,5 13,7 7,2 46,5 27,2 22,7 25,5 23,7 13,6 7,2 46,7 27,3 22,7 25,7 23,5 13,6 7,2 46,0 26,5 22,5 25,5 23,5 13,2 6,9 46,1 26,7 22,5 25,2 23,4 13,8 Rata-rata volume aquades yang dihasilkan per jam 60 Volume air (ml) 316,7 583,3 833,3 1166,7 1466,7 1800,0 2116,7 2466,7 2750,0 3083,3 3383,3 3716,7 1858,3

(76) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 61 Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 1 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Refrigeran Udara Kecepatan Suhu di putaran Suhu di titik B Tevap. Tkond. Suhu di titik A titik D kipas o o o o o o o (menit) (rpm) ( C) ( C) Tdb( C) Twb( C) Tdb( C) Twb( C) Tdb( C) 10 7,5 46,3 27,3 23,7 25,7 25,3 15,5 20 7,5 46,7 27,2 23,8 25,7 25,3 15,4 30 7,6 46,9 27,3 23,7 25,5 25,5 15,6 40 7,7 47,1 27,5 23,7 25,5 25,7 15,5 50 7,4 46,9 27,3 23,5 25,5 25,3 15,4 60 7,5 47,3 27,2 23,5 25,3 25,3 15,5 981 70 7,7 47,3 27,2 23,7 25,3 25,5 15,4 80 7,7 47,8 27,8 24,0 25,7 26,1 15,6 90 7,6 47,1 27,7 24,0 25,7 26,0 15,6 100 7,5 47,4 27,7 23,8 25,7 25,8 15,5 110 7,7 47,3 27,8 23,7 25,7 25,8 15,6 120 8,1 46,5 27,8 23,7 25,7 25,8 15,4 Rata-rata 7,6 47,0 27,5 23,7 25,6 25,6 15,5 Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam waktu Volume air (ml) 326,7 633,3 950,0 1283,3 1616,7 1933,3 2283,3 2616,7 2950,0 3283,3 3600,0 3916,7 1958,3 Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 2 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Refrigeran Udara Kecepatan putaran Suhu di Suhu di titik B Tevap. Tkond. Suhu di titik A kipas titik D o o o o o o o (menit) (rpm) ( C) ( C) Tdb( C) Twb( C) Tdb( C) Twb( C) Tdb( C) 10 8,0 46,4 26,0 23,3 25,5 23,8 15,3 20 8,2 46,8 26,2 23,3 25,5 24,0 15,0 30 8,2 46,9 26,3 23,3 25,8 23,8 14,9 40 8,4 47,2 27,2 23,3 25,8 24,7 15,0 50 8,4 47,4 27,3 23,7 25,7 25,3 15,2 60 8,2 47,4 27,3 23,5 25,8 25,0 15,1 1226 70 8,4 47,3 27,2 23,3 25,8 24,7 14,9 80 8,3 46,0 27,5 23,3 25,8 25,0 15,1 90 8,4 47,1 27,5 23,7 25,8 25,3 15,1 100 8,5 47,5 27,7 23,2 25,8 25,0 14,7 110 8,5 47,4 28,0 23,5 25,8 25,7 14,7 120 8,5 47,4 27,7 23,3 25,8 25,2 14,7 8,3 47,1 27,2 23,4 25,8 24,8 15,0 Rata-rata Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam waktu Volume air (ml) 330,0 666,7 1016,7 1333,3 1666,7 2000,0 2333,3 2716,7 3016,7 3333,3 3666,7 3983,3 1991,7 Tabel 4.4 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 3 Kecepatan putaran No kipas (menit) (rpm) 1 10 1664 2 20 3 30 waktu Refrigeran Tevap. o ( C) 7,6 7,7 7,7 Tkond. (oC) 46,7 46,9 47,1 Udara Suhu di titik A Suhu di titik B Suhu di titik D Tdb(oC) Twb(oC) Tdb(oC) Twb(o C) Tdb(o C) 27,5 23,7 25,3 25,8 15,8 27,2 23,3 25,5 25,0 16,2 27,2 23,5 25,5 25,2 16,2 Volume air (ml) 346,7 683,3 1016,7

(77) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 62 Tabel 4.5 Lanjutan data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.2 40 50 60 70 1664 80 90 100 110 120 Rata-rata 8,3 47,8 27,3 23,3 25,3 7,7 47,3 27,5 23,5 25,7 7,8 47,4 27,5 23,3 25,3 7,9 46,3 27,7 23,7 25,8 7,7 47,3 27,7 23,5 25,8 7,9 47,6 27,5 23,3 25,8 7,8 47,4 27,8 23,2 25,8 7,8 47,9 27,8 23,2 25,8 7,9 47,8 27,7 23,2 26,0 7,8 47,3 27,5 23,4 25,7 Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam 25,3 25,3 25,5 25,5 25,3 25,0 25,2 25,2 24,8 25,3 16,2 16,2 16,4 16,6 16,8 17,0 17,1 17,2 17,4 16,6 1360,0 1683,3 2033,3 2366,7 2726,7 3033,3 3366,7 3683,3 4066,7 2033,3 Perhitungan Pada proses perhitungan, diagram P-h digunakan untuk menganalisa unjuk kerja mesin siklus kompresi uap yang digunakan. Psychrometric chart digunakan untuk menganalisa proses yang terjadi pada udara saat mesin beroperasi menghasilkan air aquades. a. Perhitungan-perhitungan pada mesin siklus kompresi uap Perhitungan-perhitungan pada mesin siklus kompresi uap dilakukan dengan menghitung unjuk kerja pada mesin penghasil air aquades. Sehingga, untuk menghitung unjuk kerja mesin siklus kompresi uap menggunakan data yang tertera pada spesifikasi mesin dan data yang didapatkan, suhu evaporator dan kondensor yang sudah diketahui pada salah satu data yaitu, suhu kerja evaporator sebesar 7,63OC, suhu kerja kondensor sebesar 47,04OC, arus listrik 5,5 A dan daya masukan sebesar 980 watt. Kemudian digambarkan pada P-h diagram untuk memperoleh nilai entalpi h1, h2, h3, dan h4. Siklus kompresi uap dianggap sebagai siklus ideal, tidak ada proses pendinginan lanjut dan tidak ada proses pemanasan lanjut. Gambar 4.1 menyajikan siklus kompresi uap pada mesin yang digunakan.

(78) Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada mesin siklus kompresi uap yang digunakan untuk kecepatan putar kipas 1664 rpm PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 63

(79) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 64 Dari gambar 4.1 maka dapat diketahui nilai entalpi h1 sebesar 518 kJ/kg, nilai entalpi h2 sebesar 557 kJ/kg, dan nilai entalpi h3 sama dengan nilai entalpi h4 yaitu sebesar 290 kJ/kg. Setelah mengetahui nilai Tevap. dan Tkond., dan mendapatkan nilai h1, h2, h3, dan h4, maka dapat dihitung unjuk kerja mesin penghasil aquades per satuan massa refrigeran, energi kalor yang dilepaskan kondensor, energi kalor yang diserap evaporator, COPaktual, COPideal dan efisiensi mesin. 1. 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 (2.1). Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (h2) dikurangi nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (h1). Perhitungan kerja kompresor sebagai berikut: Win = h2 – h1 = 558 kJ/kg – 516 kJ/kg = 42 kJ/kg 2. 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 4.1), perubahan tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.2). Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (h2) dikurangi nilai entalpi refrigeran keluar kondensor (h3). Perhitungan energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor sebagai berikut: Qout = h2 – h3 = 558 kJ/kg – 289 kJ/kg = 269 kJ/kg 3. 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 4.1), perubahan entalpi

(80) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 65 tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.3). Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) adalah nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor (h1) dikurangi nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat keluar pipa kapiler (h4 = h3). Perhitungan energi kalor yang diserap oleh evaporator sebagai berikut: Qin = h1 – h3 = h1 – h4 = 516 kJ/kg – 289 kJ/kg = 227 kJ/kg 4. Coefficient of Performance aktual (COPaktual) Coefficient of Performance aktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.4). Coefficient of Performance aktual adalah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) dibagi dengan kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win). Perhitungan Coefficient of Performance aktual sebagai berikut: COPaktual = = Q in Win 227 𝑘𝐽/𝑘𝑔 42 𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 5,4 5. Coefficient of Performance ideal (COPideal) Coefficient of Performance ideal dapat dihitung dengan Persamaan (2.5). Coefficient of Performance maksimum yang dapat dicapai mesin siklus kompresi uap (COPideal) adalah suhu mutlak evaporator (Te) dibagi hasil pengurangan suhu mutlak kondensor (Tc) dengan suhu mutlak evaporator (Te). Perhitungan Coefficient of Perfoemance sebagai berikut: COPideal = = 𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝. 𝑇𝑘𝑜𝑛𝑑. − 𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝. 280,82 𝐾 320,29 𝐾− 280,82 𝐾 = 7,11 K

(81) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 66 6. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan persamaan (2.6). Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) adalah Coefficient of Performance aktual mesin siklus kompresi uap (COPaktual) dibagi Coefficient of Performance ideal (COPideal) dikali 100%. Perhitungan efisiensi sebagai berikut: η = 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 5,4 𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 7,11 x 100% x 100% = 75,97% b. Kelembaban relatif udara setelah melewati humidifier (RHA) dan kelembaban relatif udara sebelum melewati humidifier (RHB). Kelembaban relatif udara setelah melewati humidifier (RHA) dapat diketahui dari garis kelembaban relatif di titik A dan kelembaban relatif udara sebelum melewati humidifier (RHB) dapat diketahui dari garis kelembaban relatif di titik B. c. Kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dan kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb). Kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dan kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb) bisa diperoleh dengan psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik di titik A. Kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb) dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik di titik C. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dan kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb) untuk kipas pada humidifier kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai berikut:

(82) Gambar 4.2 Psychrometric chart variasi kipas kecepatan putar maksimal PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 67

(83) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 68 d. Menghitung kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (∆W) Kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (∆W) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.10). Kandungan uap air berhasil ditambahkan (∆W) adalah kelembapan spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dikurangi kelembapan spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb). Sebagai contoh perhitungan massa air yang berhasil diembunkan oleh evaporator (∆W) untuk kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai berikut: ∆W = Wa – Wb = 0,0221 kgair/kgudara – 0,0134 kgair/kgudara = 0,0087 kgair/kgudara e. Menghitung laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair) Laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.9). Laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair) adalah jumlah air yang dihasilkan (Vair) dibagi dengan selang waktu yang dibutuhkan (∆t). Sebagai contoh perhitungan laju aliran volume air yang berhasil diembunkan oleh evaporator (Vair) untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai berikut: Vair = = 𝑉𝑎𝑖𝑟 ∆𝑡 4,066 liter 2 jam = 2,033 liter/jam f. Menghitung laju aliran massa udara saat proses pengembunan terjadi (ṁudara) Laju aliran massa udara saat proses pengembunan terjadi (ṁudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.11). Laju aliran massa udara saat proses pengembunan (ṁudara) adalah laju aliran massa air (ṁair) dibagi kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (∆W). Sebagai contoh perhitungan laju aliran

(84) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 69 massa udara saat proses pengembunan terjadi (ṁudara) untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai berikut: ṁudara = = ṁair ∆W = ṁair /∆t ∆W 2,033 kgair /jam 0,0083 kgair /kgudara = 233,68 kgudara/jam g. Menghitung debit aliran udara (Qudara) Debit aliran udara (Qudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.12). Debit aliran udara (Qudara) adalah laju aliran massa udara saat proses pengembunan (ṁudara) dibagi massa jenis udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Sebagai contoh perhitungan debit aliran udara (Qudara) untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai berikut: Qudara = = ṁudara ρudara 233,68 kgudara /jam 1,2 kgudara /m3 = 194,73 m3/jam Perhitungan pada psychrometric chart untuk kondisi kipas off, kecepatan putar kipas 1, kecepatan putar kipas 2, dan kecepatan putar kipas 3 tersaji pada Table 4.6 dan Tabel 4.7. Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pada psychrometric chart Wa Wb kgair/kgudara kgair/kgudara Kipas off 0,0199 0,0116 Kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm) 0,0222 0,0137 Kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) 0,0225 0,0139 Kecepatan putaran kipas 3 (1664 rpm) 0,0221 0,0134 Variasi RHA % 72 73 74 80 RHB ∆W % kgair/kgudara 82 0,0083 89 0,0085 90 0,0086 87 0,0087

(85) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 70 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan lanjutan pada psychrometric chart Variasi Kipas off Kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm) Kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) Kecepatan putaran kipas 3 (1664 rpm) 4.3 Vair ṁudara Qudara liter/jam 1,858 1,958 1,992 2,033 kgudara /s 223,86 230,35 231,63 233,68 m3/s 186,55 191,96 193,02 194,73 Pembahasan Mesin penghasil aquades dengan menggunakan siklus kompresi uap yang dilengkapi dengan humidifier berhasil dirakit dan mesin dapat bekerja sesuai fungsinya. Melalui data yang didapatkan diketahui bahwa kondisi udara memiliki kelembapan relatif sekitar 80% sebelum melewati pencurah air, kemudian meningkat menjadi sekitar 87% setelah melewati pencurah air untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal (1664 rpm). Pada kondisi kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm), kondisi kelembapan relatif udara berkisar 74% sebelum melewati pencurah air, kemudian meningkat menjadi sekitar 90% setelah melewati pencurah air. Pada kondisi kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm), kondisi kelembapan relatif udara berkisar 73% sebelum melewati pencurah air, kemudian meningkat menjadi 89% setelah melewati pencurah air. Pada kondisi kecepatan putaran kipas off (0 rpm), kondisi kelembapan relatif udara berkisar 72% sebelum melewati pencurah air, kemudian meningkat menjadi sekitar 82% setelah melewati pencurah air. Berdasarkan perhitungan siklus kompresi uap yang telah dilakukan dan mengacu pada data hasil penelitian mesin siklus kompresi uap yang dilengkapi dengan pencurah air yang menghasilkan volume aquades terbanyak perjamnya, mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades ini memiliki nilai Qin sebesar 227 kJ/kg; Qout sebesar 269 kJ/kg; Win sebesar 42 kJ/kg; COPaktual sebesar 5,40; nilai COPideal sebesar 7,11 dan nilai efisiensi sebesar 75,97%.

(86) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 71 Gambar 4.3 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan perjam Gambar 4.4 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan pada semua variasi penelitian Dilihat dari Gambar 4.3, laju aliran volume air yang dihasilkan memiliki nilai yang berbeda-beda untuk setiap variasinya. Laju aliran volume air yang dihasilkan (Vair) rata-rata, untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator

(87) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 72 dengan kondisi kipas off (0 rpm) sebesar 1,858 liter/jam; untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm) sebesar 1,958 liter/jam; untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) sebesar 1,992 liter/jam; dan untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal (1664 rpm) sebesar 2,033 liter/jam. Maka laju aliran volume air yang dihasilkan rata-rata sebesar 1,960 liter/jam.

(88) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Hasil penelitian yang telah dilakukan memberikan beberapa kesimpulan sebagai berikut: a. Mesin penghasil aquades dengan menggunakan mesin siklus kompresi uap yang dilengkapi dengan humidifier telah berhasil dirakit dan mesin dapat bekerja sesuai fungsinya. b. Mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades yang dilengkapi dengan humidifier dan dengan tambahan variasi kecepatan putaran kipas maksimal yang berada sebelum evaporator dapat menghasilkan aquades terbanyak sebanyak 2,033 liter/jam. c. Mesin penghasil aquades yang menghasilkan volume air terbanyak memiliki nilai Qin sebesar 227 kJ/kg; Qout sebesar 269 kJ/kg; Win sebesar 42 kJ/kg; COPaktual sebesar 5,4; COPideal sebesar 7,11; dan mesin siklus kompresi uap memiliki nilai efisiensi sebesar 75,97%. 5.2 Saran Beberapa saran yang dapat dikemukakan terkait dengan penelitian ini adalah: a. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh refrigeran yang digunakan pada mesin penghasil aquades agar dapat mengetahui refrigeran yang paling baik digunakan supaya volume aquades yang dihasilkan dapat lebih maksimal. b. Disarankan agar penelitian selanjutnya dapat lebih memperbanyak volume udara yang masuk ke dalam mesin penghasil aquades. c. Disarankan agar memeriksa seluruh alat ukur dalam kondisi baik sebelum melakukan pengambilan data. Selain itu juga diharuskan mengkalibrasi terlebih dahulu thermocouple sebelum digunakan. 73

(89) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR PUSTAKA Romadhoni, E. 2017. Mesin Penghasil Air Aki Menggunakan Mesin Siklus Kompresi Uap Dilengkapi Dengan Humidifier. Yogyakarta : Sanata Dharma Nababan, FC. dan Ambarita, H. 2015. Rancang Bangun Alat Desalinasi Air Laut Sistem Vakum Natural Dengan Media Evaporator Dan Kondensor Yang Dimodifikasi Flange. Jurnal Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Yaningsih, I. dan Istanto, T. 2015. Studi Eksperimental Pengaruh Laju Aliran Massa Udara Terhadap Produktivitas Air Tawar Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi Dan Dehumidifikasi. Jurnal Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Arismunandar, W. dan Heizo, S. 2002. Penyegaran Udara. Jakarta : Pradnya Paramita Gunawan, R. 1988. Pengantar Teori Teknik Pendinginan (Refrijerasi). Jakarta : Proyek Pengembangan Lembaga Kependidikan Tenaga Kependidikan Kulsharestha, SK. 1989. Buku Teks Termodinamika Terpakai Teknik Uap dan Panas. Jakarta : Universitas Indonesia Moran, MJ. 2006. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons, Inc Sumanto. 2000. Dasar – Dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta : Andi Offset 74

(90) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI LAMPIRAN A. Mesin penghasil aquades Gambar A.1 Mesin penghasil aquades 75

(91) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 76 B. Contoh gambar pada psychrometric chart Gambar B.1 Psychrometric chart kondisi kipas off Gambar B.2 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 1

(92) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 77 Gambar B.3 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 2 Gambar B.4 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 3

(93)

Dokumen baru

Download (92 Halaman)
Gratis

Tags

Dokumen yang terkait

Bab2 siklus kompresi uap dalam refrigerasi
0
4
7
Mesin penghasil air aki menggunakan siklus kompresi uap dengan pipa pencurah air berjarak 13 mm antar lubang.
2
6
121
Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap menggunakan peralatan curah air dari pipa PVC dengan jarak antar lubang 25 mm.
0
3
114
Karakteristik mesin penyejuk udara dengan siklus kompresi uap menggunakan kompresor berdaya 1/8 PK dan ice pack.
0
2
114
Mesin penghasil air aki menggunakan mesin siklus kompresi uap dilengkapi dengan humidifier.
1
9
94
Pengering kaos kaki dengan menggunakan mesin siklus kompresi uap.
2
7
82
Karakteristik mesin pendingin jenasah dengan menggunakan satu dan dua kipas pendingin kondensor.
0
0
108
Pengering kaos kaki menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan dua evaporator tersusun seri dan 10 lampu 60 watt.
0
0
81
Pengering kaos kaki menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan dua evaporator tersusun seri.
0
1
98
Karakteristik mesin penyejuk udara dengan siklus kompresi uap menggunakan kompresor berdaya 1 8 PK dan ice pack
0
4
112
Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap menggunakan peralatan curah air dari pipa PVC dengan jarak antar lubang 25 mm
0
3
112
Mesin penghasil air aki menggunakan siklus kompresi uap dengan pipa pencurah air berjarak 13 mm antar lubang
0
11
119
Mesin penghasil air aki menggunakan mesin siklus kompresi uap dilengkapi dengan humidifier
0
0
92
Karakteristik mesin freezer berpenukar kalor dengan pipa kapiler melilit pipa keluaaran evaporator - USD Repository
0
0
72
Pengaruh putaran kipas outlet terhadap karakteristik mesin penghasil aquades dengan siklus kompresi uap - USD Repository
0
0
87
Show more