proses adsorbsi pada pendingin metanol-karbon aktif ...1].pdf · sistem pendingin adsorbsi...
Post on 13-Nov-2020
18 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PROSES ADSORBSI PADA
PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF
MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
BERNADUS DAVID WIJAYA NIM : 095214045
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2010
ii
ADSORBTION PROCESS
USING METHANOL-ACTIVATED CARBON
WITH 2.4 LITRES HORIZONTAL EVAPORATOR
FINAL PROJECT
As partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree
Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department
by
BERNADUS DAVID WIJAYA Student Number : 095214045
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2010
iii
iv
v
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir 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,15 Desember 2010
(Bernadus David Wijaya)
vi
ABSTRAK
Kebutuhan akan sistem pendingin di negara-negara berkembang seperti Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil dirasakan semakin meningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk pengawetan/penyimpanan bahan makanan atau vaksin imunisasi. Kebanyakan sistem pendinginan yang ada saat ini bekerja dengan sistem kompresi uap menggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik. Namun pemasangan jaringan listrik belum mencakup semua daerah hingga pelosok-pelosok, oleh karena itu sistem pendingin sederhana yang bekerja tanpa energi listrik merupakan alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan sistem pendingin di daerah seperti ini, selain itu refrijeran sintetik mempunyai dampak negatif pada lingkungan. Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Metanol dan karbon aktif bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif terhadap lingkungan tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin adsorbsi sederhana dengan refrijeran metanol dan mengetahui COP dan suhu pendinginan yang dapat dihasilkan.
Alat penelitian terdiri dari generator (juga sebagai absorber) dan evaporator (juga sebagai kondensor). Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel 304. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah suhu generator (Tgen), suhu evaporator (Teva), suhu lingkungan (Tlingk), tekanan sistem (P), waktu pencatatan data (t). Untuk pengukuran suhu digunakan termokopel dan untuk pengukuran tekanan digunakan manometer. Variabel yang divariasikan adalah volume metanol, kondisi awal keran penghubung, volume dan bentuk generator dan jumlah karbon aktif dan diamati pengaruhnya terhadap penurunan temperatur evaporator serta unjuk kerja yang dapat dihasilkan.
Hasil penelitian menunjukkan suhu evaporator terendah yang bisa dihasilkan adalah 11oC pada variasi 300 ml metanol menggunakan generator vertikal kapasitas 16 kg dan jumlah karbon aktif 4 kg. Sedangkan COP tertinggi yang dihasilkan adalah 0.97 yaitu pada variasi 100 ml metanol menggunakan generator horisontal kapasitas 1 kg dan jumlah karbon aktif 4 kg.
vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Bernadus David Wijaya
Nomor Mahasiswa : 095214045
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF
MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 15 Desember 2010
Yang menyatakan
(Bernadus David Wijaya)
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat
dan rahmat-Nya yang selalu mendampingi selama Tugas Akhir dan yang telah
memberikan kemudahaan, kekuatan dan petunjuk kepada penulis sehingga penulis
dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini dengan judul
PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF
MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan,
bimbingan, dan dorongan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Ucapan
terima kasih yang tulus penulis ucapkan kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., Dosen pembimbing Tugas Akhir.
4. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., Dosen pembimbing akademik.
5. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai, memberikan doa
restu, dukungan semangat, rasa kasih sayang, serta memotivasi penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
6. Christina Aprilliani Paskalin, yang telah memberikan dukungan dan semangat
selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
ix
7. Rekan sekelompok penulis yaitu Puraditya Bayu Suhadiyono, Anang Tias
Brigita dan Setiawan Hatmaji, yang telah membantu dalam perancangan,
pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.
8. Semua pihak yang telah membantu penyusun dalam pelaksanaan dan
kelancaran Tugas Akhir yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Penulis tetap mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan
sempurnanya laporan ini. Semoga isi laporan ini bermanfaat bagi semua pihak.
Terima kasih.
Yogyakarta, 15 Desember 2010
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……………………………………….…………………. i
TITLE PAGE .................................…………………………………………… ii
HALAMAN PERSETUJUAN.......................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………… iv
PERNYATAAN……………………………………………………………….. v
ABSTRAK …………………………………………………………………….. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ vii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii
DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. x
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………. xii
DAFTAR TABEL …………………………………………………………….. xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang …………………………………………………………… 1
1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………………. 2
1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………………….. 3
1.4 Manfaat Penelitian ……………………………………………………. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori …………………………………………………………..... 4
2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan ……………………………………… 8
xi
BAB III METODE
3.1 Peralatan Penalitian .............................…………………………….......... 10
3.2 Variabel yang Diukur ..........................……………………………......... 13
3.3 Variabel yang Divariasikan ...........................……………………………. 14
3.4 Langkah Penelitian ........................................……………………………. 15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian .............................................……………………………. 17
4.2 Pembahasan Proses Adsorbsi..........................……………………………. 26
4.3 Pembahasan Proses Desorbsi..........................……………………………. 33
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .....……..........................…………………………………... 56
5.2 Saran …………………………………………….……………………… 57
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………. 58
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus pendinginan adsorbsi ..............................................… 4
Gambar 2.2 Sistem pendingin adsorbsi kontinyu ..................................…. 7
Gambar 3.1 Skema alat pendingin adsorbsi dengan tabung generator vertikal ................................………...................................... 10
Gambar 3.2 Skema alat pendingin adsorbsi dengan tabung generator horisontal .............................…….......................................... 11
Gambar 3.3 Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal ..…..................................... 12
Gambar 3.4 Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horisontal …................................. 13
Gambar 4.1 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 26
Gambar 4.2 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 27
Gambar 4.3 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 28
Gambar 4.4 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka ..................... 29
Gambar 4.5 Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 29
xiii
Gambar 4.6 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 30
Gambar 4.7 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml ……………………………………………………… 30
Gambar 4.8 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi kondisi awal keran katup penghubung ditutup dan dibuka ….................................... 31
Gambar 4.9 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi tabung generator horizontal dan vertikal ......................................................................... 32
Gambar 4.10 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg ... 32
Gambar 4.11 Perbandingan unjuk kerja dari semua variasi ..................... 33
Gambar 4.12 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat ...................................................... 47
Gambar 4.13 Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat ............................................................ 48
Gambar 4.14 Bagan penelitian proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-adsorbsi…....................................................................... 53
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 17
Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup …………….. 18
Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 19
Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka .................... 22
Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 24
Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 25
Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ………..…… 34
Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 38
Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 42
xv
Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup …………………………... 44
Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 45
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kebutuhan akan sistem pendingin di negara-negara berkembang seperti
Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil dirasakan
semakin meningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk
pengawetan/penyimpanan bahan makanan, hasil panen, hasil perikanan atau
vaksin imunisasi masal untuk mengontrol wabah penyakit dan keperluan lainnya.
Namun kebanyakan sistem pendinginan yang tersedia saat ini bekerja dengan
sistem kompresi uap yang membutuhkan energi listrik dan menggunakan
refrijeran sintetik seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Masalah yang
menghambat penggunaan sistem pendingin kompresi uap adalah pemasangan
jaringan listrik yang belum merata hingga mencakup daerah-daerah terpencil,
sehingga diperlukan sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa adanya
jaringan listrik sebagai alternatif pemecahan masalah. Selain itu refrijeran sintetik
bersifat tidak ramah lingkungan karena dapat merusak lapisan ozon dan
mennyebabkan pemanasan global.
Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah
sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi
metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja.
2
Sumber energi panas yang digunakan dapat berasal dari banyak sumber. Sebagai
contoh pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi. Namun dapat juga
memanfaatkan panas dari buangan proses industri, biogas, biomassa atau dari
energi alam seperti energi surya dan panas bumi. Metanol bukan merupakan
refrijeran sintetik. Resiko yang ditimbulkan sistem pendingin adsorbsi metanol-
karbon aktif jauh lebih kecil daripada sistem pendingin kompresi uap.
Desain pendingin energi panas yang cocok digunakan di negara-negara
berkembang harus dibuat dalam bentuk sederhana agar dalam pengoperasian dan
perawatannya mudah, sehingga dapat dibuat dan diperbaiki oleh industri lokal.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Temperatur terendah yang dapat dicapai tergantung pada jenis karbon
aktif yang digunakan, perbandingan jumlah methanol dan karbon aktif yang
digunakan, dan konstruksi dari tabung generator dan evaporator. Unjuk kerja
pendingin tergantung pada unjuk kerja evaporator dan generator. Unjuk kerja
generator tergantung pada kemampuan karbon aktif melakukan penyerapan
terhadap gas metanol (pada proses pendinginan). Penelitian ini menggunakan
generator yang berfungsi sebagai absorber. Pada penelitian ini yang dijadikan
sebagai variasi adalah volume methanol yang digunakan, jumlah karbon aktif,
bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal kran penghubung antara
tabung evaporator dan tabung generator (langsung terbuka atau tertutup). Dari
3
variasi yang dilakukan, akan diamati bagaimana pengaruhnya terhadap
temperatur pendinginan dan unjuk kerja yang dapat dihasilkan.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu :
a. Membuat model pendingin adsorbsi yang sederhana dengan menggunakan
bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan
industri lokal.
b. Mengetahui koefisien unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat
dihasilkan.
c. Mengetahui kemampuan karbon aktif dan metanol yang dijual di Indonesia
untuk digunakan pada sistem pendingin adsorber.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :
a. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem absorbsi.
b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat
prototipe dan produk teknologi pendingin absorbsi yang dapat diterima
masyarakat/industri sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DASAR TEORI
Pada umumnya pendingin adsorbsi terdiri dari 4 (empat) bagian
utama yaitu: (1) adsorber, (2) generator, (3) kondensor dan (4) evaporator.
Model pendingin adsorbsi yang dibuat pada penelitian ini terdiri dari dua
komponen utama, karena komponen kondensor disatukan dengan evaporator,
dan komponen absorber disatukan dengan generator.
Gambar 2.1. Siklus pendinginan adsorbsi
Siklus pendinginan adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan)
refrijeran (metanol) oleh absorber (karbon aktif) dan proses pelepasan
refrijeran dari absorber (proses desorbsi). Proses adsorbsi dan desorbsi
berlangsung pada adsorber (pada penelitian ini terjadi pada generator).
berlangsungnya proses desorbsi pada generator memerlukan energy panas.
Energi panas dapat berasal dari pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan
gas bumi, buangan proses industri, biomassa, biogas atau dari energi alam
3
3
3
4
5
seperti panas bumi dan energi surya. Pada penelitian ini menggunakan
pemanas listrik dengan kapasitas 400W yang dapat diatur dayanya dan dua
buah heater dengan kapasitas tiap heater sebesar 500W sebagai sumber panas.
Proses yang terjadi pada alat jika menggunakan metanol sebagai
refrijeran dan karbon aktif sebagai adsorber adalah seperti berikut, Tabung
evaporator yang berisi campuran uap metanol dan metanol cair diletakkan di
dalam kotak pendingin yang berbahan isolator. Di dalam kotak pendingin
tersebut diletakkan bahan-bahan yang akan didinginkan/diawetkan. Tabung
generator yang berisi karbon aktif diletakkan diluar kotak pendingin. Karbon
aktif akan menyerap uap metanol dari tabung evaporator (proses adsorbsi).
Saat uap metanol terserap karbon aktif, maka tekanan sistem akan turun
sehingga menyebabkan cairan metanol di dalam tabung evaporator berubah
fase menjadi uap. Proses perubahan fase menjadi uap metanol tersebut
membutuhkan kalor, maka metanol cair akan mengambil kalor dari
lingkungan sekitarnya yaitu bahan-bahan yang ada di dalam kotak pendingin.
Proses adsorbsi ini akan terus berlanjut hingga karbon aktif sudah tidak
mampu lagi menyerap uap metanol (jenuh) dan atau uap metanol di dalam
tabung evaporator sudah habis terserap yang ditandai tekanan sistem yang
menjadi rendah mendekati -1 bar atau dengan cara lain yaitu keran
penghubung antara tabung evaporator dan tabung generator ditutup. Proses
selanjutnya adalah memanasi tabung generator dengan sumber panas. Energi
panas akan menaikan temperatur karbon aktif yang berisi uap metanol.
Metanol memiliki titik didih yang lebih rendah dari karbon aktif maka uap
6
metanol akan keluar dari karbon aktif dan mengalir ke tabung evaporator.
Kemudian uap metanol akan mengembun metanol cair di dalam tabung
evaporator, hal ini dikarenakan temperatur di dalam tabung evaporator lebih
rendah dari tabung generator. Proses pelepasan uap metanol dari karbon aktif
ini disebut proses desorbsi. Pada saat proses desorbsi berlangsung tidak ada
proses pendinginan yang terjadi. Proses ini akan berlangsung hingga semua
uap metanol terlepas dari karbon aktif. Hal ini ditandai dengan tekanan sistem
yang naik hingga tekanan semula (tekanan sebelum diadsorbsi). Proses
adsorbsi dapat dilakukan kembali setelah temperatur karbon aktif turun hingga
temperatur semula. Proses pendinginan ini disebut proses pendinginan secara
intermitten, karena proses pendinginan tidak berlangsung secara terus-
menerus atau kontinyu.
Unjuk kerja pada pendingin adsorbsi secara umum dinyatakan
dengan koefisien unjuk kerja (COP) dan dapat dihitung dengan persamaan
yang dianalogikan dengan persamaan untuk mencari COP pada sistem
pendingin adsorbsi kontinyu.
Persamaan pendingin adsorbsi kontinyu dikutip dari buku
“Refrigerator and Air Conditioning” oleh Manohar Prasad:
TeTa
Te
Tg
TaTgCOP
−×−=
Keterangan :
COP : Koefisien unjuk kerja
7
Tg : Suhu generator pada saat proses desorbsi (K)
Te : Suhu evaporator pada saat proses adsorbsi (K)
Ta : Suhu adsorber pada saat proses desorbsi (K)
Gambar 2.2. Sistem pendingin adsorbsi kontinyu
Pada Gambar 2.2 dapat dilihat bahwa temperatur kondensor sama
dengan temperatur adsorber. Kemudian untuk pendingin adsorbsi metanol -
karbon aktif ini bagian kondensor dan evaporator dijadikan satu, sehingga
temperatur kondensor sama dengan temperatur evaporator.
Penganalogian persamaan untuk sistem pendingin adsorbsi metanol
– karbon aktif dari persamaan untuk sistem pendingin adsorbsi kontinyu:
T generator = T adsorber
T adsober = T kondensor
T kondensor = T evaporator
8
T generator = T evaporator
TeTa
Te
Tg
TaTgCOP
−×−=
TaTg
Te
Tg
TaTgCOP
−×−=
Tgen
TevaCOP = (1)
Keterangan:
COP : Koefisien unjuk kerja
Tgen : Suhu generator (K)
Teva : Suhu evaporator (K)
2.2 PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN
Beberapa penelitian pendingin adsorpsi menggunakan zeolit-air
dengan energi surya yang pernah dilakukan diantaranya oleh Hinotani (1983)
mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorpsi surya
menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur pemanasan
160OC atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin
adsorpsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar
0,12. Pons (1986) meneliti pendingin adsorpsi zeolit-air tetapi COP nya hanya
0,1. Zhu Zepei (1987) melakukan pengetesan pada sistem pendingin adsorpsi
9
surya menggunakan zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor
berpendingin udara mendapatkan COP yang rendah sebesar 0,054 modifikasi
yang dilakukan dengan memvakumkan sistem dan penggunaan reflektor datar
tidak banyak menaikkan harga COP. Kreussler (1999) melakukan penelitian
dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150O C didapatkan energi pendinginan
sebesar 250 kJ per kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125 L
dapat didinginkan menggunakan kolektor seluas 3 m2. Ramos (2003)
mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan menggunakan kolektor parabola
secara terpisah dari sistem pendingin sehingga setiap kali diperlukan proses
pemvakuman. Sistem yang dipakai Ramos tidak menggunakan kondensor,
Ramos juga mendapatkan kapasitas adsorpsi zeolit mencapai optimal dengan
pemanasan tabung zeolit sebesar 250OC. Penelitian-penelitian tersebut
menggunakkan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan
Perancis.
10
BAB III
METODE
3.1 PERALATAN PENELITIAN
Alat yang dibuat terdiri dari beberapa bagian yang bisa dirangkai
menjadi satu. Skema alat yang dibuat ditunjukan pada Gambar 3.1. dan
Gambar 3.2. dibawah ini.
Gambar 3.1. Skema alat pendingin absorbsi dengan tabung generator vertikal
Keterangan :
1. Tabung generator vertikal dengan kapasitas 16 kg
2. Keran penghubung
11
3. Manometer
4. Tabung untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.
Untuk menghubungkan dengan pompa vakum ketika alat akan
divakum, tabung ini dapat diganti pentil.
5. Keran
6. Tabung Evaporator
Gambar 3.2. Skema alat pendingin absorbsi dengan tabung generator horisontal
Keterangan :
1. Tabung generator horisontal dengan kapasitas 1 kg
2. Keran penghubung
3. Manometer
12
4. Tabung untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.
Untuk menghubungkan dengan pompa vakum ketika alat akan
divakum, tabung ini dapat diganti pentil.
5. Keran
6. Tabung Evaporator
Gambar 3.3. Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal.
Alat pendingin ini dibuat dengan bahan stainless steel tipe 304.
Dipilih tipe 304 karena tidak bereaksi terhadap metanol dan banyak dijual
dipasar lokal. Jenis keran yang digunakan juga berbahan stainless steel. Proses
13
pengelasan alat menggunakan las argon. Pengerjaan ini dilakukan di bengkel
lokal daerah Solo dan Yogyakarta.
Gambar 3.4. Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horisontal.
Karbon aktif yang digunakan berasal dari tempurung kelapa dengan
tipe granulat. Metanol yang digunakan merupakan metanol yang biasa
digunakan sebagai pelarut. Karbon aktif dan metanol ini didapat dari toko
kimia daerah Solo dan Yogyakarta.
3.2 VARIABEL YANG DIUKUR
1. Temperatur generator (Tgen)
2. Temperatur evaporator (Teva)
3. Temperatur lingkungan sekitar (Tlingk)
14
4. Tekanan sistem (P)
5. Waktu pencatatan data (t)
Penelitian ini menggunakan termokopel untuk melakukan
pengukuran temperatur dan menggunakan manometer untuk melakukan
pengukuran terhadap tekanan sistem.
3.3 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN
Pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi, variabel yang
divariasikan antara lain:
1. Volume metanol yang digunakan
Volume metanol yang divariasikan ada tiga ukuran volume yaitu, 100
ml, 200 ml dan 300 ml.
2. Kondisi awal keran penghubung
Variasi kondisi awal keran penghubung yang dilakukan ada dua
kondisi yaitu, kondisi awal keran penghubung langsung dibuka saat
metanol dimasukkan dan kondisi awal keran penghubung tertutup
dahulu kemudian dibuka setelah metanol dimasukkan.
3. Volume dan bentuk tabung generator
Pada penelitian ini menggunakan dua buah tabung generator yang
berbeda. Tabung generator pertama memiliki bentuk horisontal dengan
15
kapasitas 1 kg dan tabung kedua memiliki bentuk vertikal dengan
kapasitas 16 kg.
4. Jumlah karbon aktif yang digunakan
Karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber divariasikan dengan
jumlah 1 kg dan 4 kg.
3.3 LANGKAH PENELITIAN
1. Langkah pertama alat disiapkan dan dirangkai seperti pada Gambar 3.1.
dan Gambar 3.2.
2. Memasukkan karbon aktif ke dalam tabung generator.
3. Memasang termokopel pada tabung generator, tabung evaporator dan
lingkungan sekitar alat.
4. Memvakum alat menggunakan pompa vakum hingga tekanan -1bar.
5. Mengisi tabung evaporator dengan metanol cair. Metanol cair yang
digunakan adalah metanol yang dijual dipasaran.
6. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan volume metanol,
jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi
keran penghubung antara tabung generator dan tabung evaporator (kondisi
keran langsung terbuka pada saat memasukkan metanol atau keran dibuka
setelah metanol selesai dimasukkan ke dalam alat).
7. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat perubahan
tekanan sistem dan perubahan temperatur di setiap titik yang dipasang
termokopel.
16
8. Data yang dicatat adalah temperatur generator (Tgen), temperatur
evaporator (Teva), temperatur lingkungan sekitar (Tlingk), tekanan sistem (P)
dan waktu pencatatan data (t).
Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan
pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan
(1). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :
1. Hubungan temperatur di bagian-bagian yang perubahannya dicatat dengan
waktu pencatatan data untuk semua variasi volume metanol, jumlah
karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal dari
keran penghubung.
2. Hubungan tekanan sistem dengan suhu di evaporator untuk semua variasi
volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung
generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.
3. Hubungan unjuk kerja alat dengan waktu pencatatan data untuk semua
variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung
generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.
17
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENELITIAN
Tabel 4.1 - Tabel 4.6 menunjukkan data-data hasil penelitian proses
adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan beberapa variasi:
Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
0 -0.8 26 27 27
1 -0.85 27 21 27 0.98
2 -0.85 28 21 27 0.98
3 -0.85 29 20 27 0.97
4 -0.85 29 20 27 0.97
5 -0.85 29 20 27 0.97
6 -0.85 30 21 27 0.97
7 -0.85 29 21 27 0.97
8 -0.85 29 21 27 0.97
9 -0.85 28 21 27 0.98
10 -0.85 29 21 27 0.97
11 -0.85 29 21 27 0.97
12 -0.85 29 21 27 0.97
13 -0.85 29 21 27 0.97
14 -0.85 30 22 27 0.97
15 -0.85 30 22 27 0.97
16 -0.85 30 22 27 0.97
17 -0.85 29 21 27 0.97
18 -0.85 30 22 27 0.97
19 -0.85 30 22 27 0.97
20 -0.85 30 21 27 0.97
18
Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan) Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
21 -0.85 30 22 27 0.97
22 -0.85 29 22 27 0.98
23 -0.85 30 22 27 0.97
24 -0.85 30 22 27 0.97
25 -0.85 30 22 27 0.97
26 -0.85 30 22 27 0.97
27 -0.85 30 22 27 0.97
28 -0.85 30 22 27 0.97
29 -0.85 30 22 27 0.97
30 -0.85 30 22 27 0.97
COP Rata-rata 0.97
Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
0 -0.8 27 27 27
1 -0.92 26 19 27 0.98
2 -0.92 26 19 27 0.98
3 -0.92 27 19 27 0.97
4 -0.92 27 19 27 0.97
5 -0.92 27 19 27 0.97
6 -0.92 27 20 27 0.98
7 -0.92 27 20 27 0.98
8 -0.92 28 20 27 0.97
9 -0.92 28 20 27 0.97
10 -0.91 28 20 27 0.97
11 -0.91 28 21 27 0.98
12 -0.91 28 21 27 0.98
13 -0.91 29 21 27 0.97
14 -0.91 29 21 27 0.97
15 -0.91 30 21 27 0.97
16 -0.91 29 21 27 0.97
17 -0.91 30 22 27 0.97
18 -0.9 30 22 27 0.97
19
Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
19 -0.9 30 22 27 0.97
20 -0.9 30 22 27 0.97
21 -0.9 30 22 27 0.97
22 -0.9 30 22 27 0.97
23 -0.9 30 22 27 0.97
24 -0.9 30 22 27 0.97
25 -0.9 30 22 27 0.97
26 -0.9 30 22 27 0.97
27 -0.9 30 22 27 0.97
28 -0.9 30 22 27 0.97
29 -0.9 30 24 27 0.98
30 -0.9 32 24 27 0.97
COP Rata-rata 0.97
Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
0 -0.8 27 27 27
1 -0.9 28 21 27 0.98
2 -0.9 29 19 27 0.97
3 -0.9 32 19 27 0.96
4 -0.9 33 19 27 0.95
5 -0.9 33 19 27 0.95
6 -0.9 34 19 27 0.95
7 -0.9 34 18 27 0.95
8 -0.9 35 19 27 0.95
9 -0.9 35 19 27 0.95
10 -0.9 35 19 27 0.95
11 -0.9 35 19 27 0.95
12 -0.9 35 19 27 0.95
13 -0.9 35 19 27 0.95
14 -0.9 35 18 27 0.94
20
Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
15 -0.9 35 19 27 0.95
16 -0.9 35 19 27 0.95
17 -0.9 35 19 27 0.95
18 -0.9 35 19 27 0.95
19 -0.9 35 19 27 0.95
20 -0.9 35 19 27 0.95
21 -0.9 35 19 27 0.95
22 -0.9 35 19 28 0.95
23 -0.9 35 19 27 0.95
24 -0.9 36 18 27 0.94
25 -0.9 35 19 27 0.95
26 -0.9 36 19 27 0.94
27 -0.9 36 19 27 0.94
28 -0.9 35 18 27 0.94
29 -0.9 35 18 27 0.94
30 -0.9 36 18 27 0.94
31 -0.9 36 18 27 0.94
32 -0.9 36 18 27 0.94
33 -0.9 36 19 27 0.94
34 -0.9 36 19 27 0.94
35 -0.9 36 19 27 0.94
36 -0.9 36 19 27 0.94
37 -0.9 36 19 27 0.94
38 -0.9 36 19 27 0.94
39 -0.9 36 19 27 0.94
40 -0.9 36 19 28 0.94
41 -0.9 36 19 27 0.94
42 -0.9 36 19 27 0.94
43 -0.9 36 19 27 0.94
44 -0.9 36 19 27 0.94
45 -0.9 35 19 27 0.95
46 -0.9 36 19 27 0.94
47 -0.9 36 19 27 0.94
48 -0.9 36 19 27 0.94
49 -0.9 36 19 27 0.94
50 -0.9 36 19 27 0.94
21
Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
51 -0.9 36 19 27 0.94
52 -0.9 36 19 27 0.94
53 -0.9 36 19 27 0.94
54 -0.9 36 19 27 0.94
55 -0.9 36 19 27 0.94
56 -0.9 36 19 27 0.94
57 -0.9 36 19 27 0.94
58 -0.9 36 19 27 0.94
59 -0.9 36 19 27 0.94
60 -0.9 36 19 27 0.94
61 -0.9 36 19 27 0.94
62 -0.9 36 20 27 0.95
63 -0.9 36 19 28 0.94
64 -0.9 36 19 28 0.94
65 -0.9 36 19 27 0.94
66 -0.9 36 19 27 0.94
67 -0.9 36 20 27 0.95
68 -0.9 36 20 27 0.95
69 -0.9 36 20 28 0.95
70 -0.9 36 19 27 0.94
71 -0.9 36 19 27 0.94
72 -0.9 36 19 27 0.94
73 -0.9 36 19 27 0.94
74 -0.9 36 20 27 0.95
75 -0.9 36 20 27 0.95
76 -0.9 36 20 27 0.95
77 -0.9 36 19 27 0.94
78 -0.9 36 20 27 0.95
79 -0.9 36 19 28 0.94
80 -0.9 36 20 27 0.95
81 -0.9 36 20 27 0.95
82 -0.9 36 19 29 0.94
83 -0.9 36 20 27 0.95
84 -0.9 36 20 27 0.95
85 -0.9 35 20 27 0.95
22
Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
86 -0.9 36 20 27 0.95
87 -0.9 36 20 27 0.95
88 -0.9 35 20 27 0.95
89 -0.9 36 20 27 0.95
90 -0.9 36 20 27 0.95
COP Rata-rata 0.95
Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
0 -1 26 26 26
1 -0.91 32 16 27 0.95
2 -0.91 33 14 26 0.94
3 -0.91 33 16 26 0.94
4 -0.91 35 14 26 0.93
5 -0.91 35 14 26 0.93
6 -0.91 35 16 26 0.94
7 -0.91 35 14 26 0.93
8 -0.9 35 16 27 0.94
9 -0.9 36 14 27 0.93
10 -0.9 35 14 26 0.93
11 -0.9 36 14 26 0.93
12 -0.9 36 16 26 0.94
13 -0.9 36 16 26 0.94
14 -0.9 36 16 26 0.94
15 -0.9 36 16 26 0.94
16 -0.9 37 14 26 0.93
17 -0.9 36 16 26 0.94
18 -0.9 37 16 26 0.93
19 -0.9 37 17 26 0.94
20 -0.9 37 17 26 0.94
21 -0.9 37 17 26 0.94
22 -0.9 37 17 26 0.94
23 -0.9 37 17 27 0.94
24 -0.9 37 18 26 0.94
23
Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka. (Lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
25 -0.9 37 17 26 0.94
26 -0.9 37 18 27 0.94
27 -0.9 37 18 26 0.94
28 -0.9 37 18 26 0.94
29 -0.9 37 18 26 0.94
30 -0.9 37 19 27 0.94
31 -0.9 36 19 26 0.94
27 -0.9 36 18 26 0.94
33 -0.9 37 18 26 0.94
34 -0.9 37 19 26 0.94
35 -0.9 38 18 27 0.94
36 -0.9 38 18 26 0.94
37 -0.9 38 19 27 0.94
38 -0.9 38 18 26 0.94
39 -0.9 37 19 26 0.94
40 -0.9 38 19 26 0.94
41 -0.9 38 19 26 0.94
42 -0.9 38 19 26 0.94
43 -0.9 38 19 26 0.94
44 -0.9 38 19 26 0.94
45 -0.9 38 19 26 0.94
46 -0.9 38 19 26 0.94
47 -0.9 38 19 26 0.94
48 -0.9 38 19 26 0.94
49 -0.9 38 19 26 0.94
50 -0.9 38 19 26 0.94
51 -0.9 38 19 26 0.94
52 -0.9 38 19 26 0.94
53 -0.9 38 19 26 0.94
54 -0.9 38 19 26 0.94
55 -0.9 38 19 26 0.94
56 -0.9 38 19 26 0.94
57 -0.9 38 19 26 0.94
58 -0.9 38 19 26 0.94
59 -0.9 38 19 26 0.94
60 -0.9 38 19 26 0.94
COP Rata-rata 0.94
24
Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
0 -0.78 26 26 26
1 -0.88 26 22 26 0.99
2 -0.9 25 21 26 0.99
3 -0.9 26 19 26 0.98
4 -0.9 25 19 26 0.98
5 -0.9 27 19 27 0.97
6 -0.9 27 19 27 0.97
7 -0.91 27 19 27 0.97
8 -0.91 27 19 27 0.97
9 -0.91 27 20 26 0.98
10 -0.91 27 20 27 0.98
11 -0.91 27 20 27 0.98
12 -0.91 28 20 27 0.97
13 -0.91 29 20 27 0.97
14 -0.91 29 21 27 0.97
15 -0.91 29 21 27 0.97
16 -0.91 29 21 27 0.97
17 -0.91 29 21 26 0.97
18 -0.91 30 20 26 0.97
19 -0.91 30 21 26 0.97
20 -0.91 30 21 26 0.97
21 -0.91 30 21 26 0.97
22 -0.91 32 21 27 0.96
23 -0.91 32 21 27 0.96
24 -0.91 32 21 27 0.96
25 -0.91 32 21 27 0.96
26 -0.91 32 21 27 0.96
27 -0.91 32 22 27 0.97
28 -0.91 32 22 27 0.97
29 -0.91 32 22 27 0.97
30 -0.91 32 22 26 0.97
COP Rata-rata 0.97
25
Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) COP
0 -0.81 25 25 25
1 -0.95 24 18 24 0.86
2 -0.95 24 17 24 0.86
3 -0.95 24 16 25 0.85
4 -0.95 27 11 25 0.83
5 -0.95 26 11 25 0.83
6 -0.95 26 11 24 0.83
7 -0.95 26 12 25 0.83
8 -0.95 26 13 25 0.84
9 -0.95 26 13 24 0.84
10 -0.95 26 12 24 0.83
11 -0.95 26 13 25 0.84
12 -0.95 26 13 24 0.84
13 -0.95 27 12 25 0.83
14 -0.95 27 11 24 0.83
15 -0.95 27 12 25 0.83
16 -0.95 27 12 24 0.83
17 -0.95 27 12 25 0.83
18 -0.95 27 12 25 0.83
19 -0.94 27 13 25 0.83
20 -0.94 27 12 25 0.83
21 -0.94 27 13 25 0.83
22 -0.94 27 12 24 0.83
23 -0.93 28 13 25 0.83
24 -0.93 28 13 25 0.83
25 -0.93 28 12 25 0.83
26 -0.93 28 13 25 0.83
27 -0.93 28 13 25 0.83
28 -0.93 28 13 25 0.83
29 -0.93 28 13 25 0.83
30 -0.93 28 14 25 0.83
COP Rata-rata 0.83
26
Keterangan Tabel:
Waktu : Waktu pengambilan data ( menit )
Tgen : Temperatur di generator ( oC )
Teva : Temperatur di evaporator ( oC )
Tlingk : Temperatur lingkungan sekitar ( oC )
Tekanan : Tekanan sistem ( bar )
4.2 PEMBAHASAN PROSES ADSORBSI
Untuk lebih memudahkan dalam pembacaan tabel data hasil
penelitian, maka dibuat grafik data hasil penelitian yang ditunjukkan pada
Gambar 4.1 sampai Gambar 4.10.
Gambar 4.1. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
27
Pada gambar 4.1 ditunjukkan grafik variasi untuk volume metanol
sebanyak 100 ml. Pada variasi ini temperatur evaporator terendah yang dapat
dicapai adalah 20˚C. COP tertinggi dari variasi ini mencapai 0.98. Temperatur
terendah yang dicapai tidak bertahan lama, hal ini kemungkinan disebabkan oleh
jumlah metanol pada tabung evaporator tinggal sedikit sehingga tidak mampu
untuk mempertahankan temperatur terendah lebih lama, tetapi hanya mampu
memperlambat proses kenaikan temperatur.
Gambar 4.2. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Pada gambar 4.2 ditunjukkan grafik variasi untuk volume metanol
sebanyak 200 ml. Pada variasi ini temperatur evaporator terendah yang dapat
dicapai adalah 19˚C. COP tertinggi dari variasi ini mencapai 0.98. Temperatur
terendah yang dicapai tidak bertahan lama, hal ini kemungkinan disebabkan oleh
jumlah metanol pada tabung evaporator tinggal sedikit sehingga tidak mampu
28
untuk mempertahankan temperatur terendah lebih lama, tetapi hanya mampu
memperlambat proses kenaikan temperatur. Disamping itu faktor lingkungan dan
alat juga berpengaruh terhadap pengukuran temperatur.
Gambar 4.3. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Pada gambar 4.3 ditunjukkan grafik variasi untuk volume metanol
sebanyak 300 ml. Pada variasi ini temperatur evaporator terendah yang dapat
dicapai adalah 18˚C. COP tertinggi dari variasi ini mencapai 0.98. Temperatur
terendah yang dicapai tidak bertahan lama, tetapi temperatur dapat dijaga stabil
pada rentang temperatur 18 ˚C - 20 ˚C dalam waktu yang cukup lama. Hal ini
kemungkinan disebabkan oleh jumlah metanol pada tabung evaporator masih
cukup banyak untuk diuapkan dan karbon aktif masih mampu untuk menyerap
uap metanol.
29
Gambar 4.4. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka.
Gambar 4.5. Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
30
Gambar 4.6. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Berikut adalah grafik perbandingan temperatur evaporator (Teva) dari
berbagai variasi yang ditunjukkan pada gambar 4.7 sampai gambar 4.10 :
Gambar 4.7. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml.
Berdasarkan pengambilan data dengan variasi jumlah metanol 100
ml, 200 ml, dan 300 ml temperatur evaporator (Teva) terendah adalah 18°C yaitu
31
saat menggunakan variasi jumlah metanol 300 ml. Hal ini dapat dilihat pada
Gambar 4.7. Karena temperatur terendah dapat dicapai pada variasi dengan 300ml
metanol maka pengambilan data dengan variasi selanjutnya hanya menggunakan
jumlah metanol 300 ml.
Gambar 4.8. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi kondisi awal keran katup penghubung ditutup dan dibuka.
Gambar 4.8 menujukkan data dengan variasi kondisi awal keran
katup penghubung ditutup dan dibuka, temperatur evaporator (Teva) terendah yang
dapat dicapai adalah 14°C saat menggunakan variasi dengan kondisi awal keran
penghubung langsung terbuka. Hal ini kemungkinan disebabkan pada saat
metanol dimasukkan proses adsorbsi langsung berjalan, sehingga metanol yang
masih berupa tetesan langsung dengan mudah berubah fase menjadi uap.
Mudahnya perubahan fase metanol menjadi uap menyebabkan semakin mudah
juga menyerap kalor sekitar evaporator. Namun untuk proses selanjutnya tetap
32
menggunakan kondisi awal keran penghubung tertutup, karena konstruksi alat
memang didisain untuk kondisi awal keran penghubung tertutup.
Gambar 4.9. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi tabung generator horizontal dan vertikal.
Berdasarkan pengambilan data dengan variasi tabung generator
horizontal dan vertikal, temperatur evaporator (Teva) terendah adalah 18°C yaitu
saat menggunakan variasi tabung generator horisontal. Hal ini dapat dilihat pada
Gambar 4.9.
Gambar 4.10. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 Kg dan 4 kg.
33
Berdasarkan pengambilan data dengan variasi jumlah karbon aktif 1
kg dan 4 kg, temperatur evaporator (Teva) terendah adalah 11°C yaitu saat
menggunakan variasi jumlah karbon aktif 4 kg. Hal ini kemungkinan disebabkan
jumlah karbon aktif yang digunakan banyak sehingga penyerapan terhadap uap
metanol juga bertambah banyak, maka kalor disekitar evaporator yang terserap
juga banyak. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.10. Temperatur 11°C ini adalah
temperatur paling rendah dari semua variasi yang telah dilakukan.
Berdasarkan pengambilan data di atas, unjuk kerja yang tertinggi
adalah 0,97 yaitu saat menggunakan variasi jumlah metanol 100 ml. Hal ini dapat
dilihat pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11. Perbandingan COP dari semua variasi.
4.3 PEMBAHASAN PROSES DESORBSI
Berikut ini adalah data-data hasil pencatatan selama penelitian proses
adsorbsi-desorbsi-adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang
telah dilakukan. Sebelum melakukan proses desorbsi langkah untuk mengawali
dilakukan proses adsorbs terlebih dahulu karena karbon aktif belum menyerap uap
34
metanol selain itu juga untuk mengetahui proses desorbsi berjalan atau tidak,
dengan cara membandingkan hasil adsorbsi sebelum desorbsi dengan hasil
adsorbs setelah desorbsi. Apabila hasil kedua proses adsorbsi tersebut tidak
mengalami perbedaan yang jauh, maka dapat diambil kesimpulan bahwa proses
desorbsi berjalan dengan baik atau dengan kata lain uap metanol yang terserap di
dalam karbon aktif dapat dikeluarkan kembali kemudian dapat dikembalikan
menuju evaporator. Sehingga uap metanol pada evaporator dapat terkondensasi
dan berubah fase menjadi cair. Pada pengambilan data kali ini menggunakan
tabung evaporator kapasitas 0,6 L. Mekanisme proses desorbsi yang dilakukan,
tabung generator direndam dalam panci besar yang berisi air panas. Pemanasan
didapatkan dengan menggunakan sebuah kompor listrik 400W yang diletakkan
dibawah panci besar dan dua buah water heater 1000W yang dicelup di dalam air.
Selain itu agar terjadi proses kondensasi maka tabung evaporator direndam di
ember besar yang berisi air biasa.
Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 0 -0.8 25 25 25 1 -0.98 24 11 25 2 -0.98 25 11 25 3 -0.98 25 12 25 4 -0.98 25 11 25 5 -0.98 25 12 25 6 -0.98 25 12 25 7 -0.98 26 11 26
35
Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 8 -0.98 26 11 26 9 -0.98 26 11 26
10 -0.98 26 11 26 11 -0.98 26 11 26 12 -0.98 26 11 26 13 -0.98 26 11 26 14 -0.98 26 12 26 15 -0.98 26 11 26 16 -0.98 26 11 26 17 -0.98 26 12 26 18 -0.98 26 11 26 19 -0.98 26 12 26 20 -0.98 27 14 26 21 -0.98 27 12 27 22 -0.98 27 12 27 23 -0.98 27 12 27 24 -0.98 27 12 27 25 -0.98 27 12 27 26 -0.98 27 11 27 27 -0.98 27 11 27 28 -0.98 27 12 26 29 -0.98 27 11 27 30 -0.98 27 11 27 31 -0.98 27 11 27 32 -0.98 27 11 27 33 -0.98 27 11 27 34 -0.98 27 12 27 35 -0.98 27 11 27 36 -0.98 27 11 27 37 -0.98 27 11 27 38 -0.98 27 11 27 39 -0.98 27 11 27 40 -0.98 27 11 26
36
Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 41 -0.98 27 11 26 42 -0.98 27 11 27 43 -0.98 27 11 27 44 -0.98 27 11 27 45 -0.98 27 11 27 46 -0.98 27 11 26 47 -0.98 27 11 26 48 -0.98 27 11 26 49 -0.98 27 11 26 50 -0.98 27 11 26 51 -0.98 27 11 27 52 -0.98 27 11 27 53 -0.98 27 11 27 54 -0.98 27 12 26 55 -0.98 27 11 26 56 -0.98 27 11 26 57 -0.98 27 11 26 58 -0.98 27 11 26 59 -0.98 27 11 26 60 -0.98 29 8 26 61 -0.98 29 6 26 62 -0.98 29 6 26 63 -0.98 27 10 26 64 -0.98 28 9 26 65 -0.98 28 9 26 66 -0.98 28 9 26 67 -0.98 28 9 26 68 -0.98 28 9 26 69 -0.98 28 10 26 70 -0.98 28 10 26 71 -0.98 27 11 27 72 -0.98 28 10 26 73 -0.98 28 10 26 74 -0.98 28 10 27
37
Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 75 -0.98 28 11 26 76 -0.98 28 10 26 77 -0.98 28 10 26 78 -0.98 27 11 26 79 -0.98 28 11 27 80 -0.98 28 11 26 81 -0.98 28 11 26 82 -0.98 28 11 26 83 -0.98 28 11 26 84 -0.98 28 11 26 85 -0.98 28 11 26 86 -0.98 28 10 26 87 -0.98 28 10 26 88 -0.98 28 10 26 89 -0.98 28 10 26 90 -0.98 28 10 26
Catatan:
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-90 karena
temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.
• Keran katup penghubung ditutup ketika pengambilan data
dihentikan.
• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.
38
Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 0 -0.83 26 26 26 1 -0.98 26 16 25 2 -0.98 26 10 25 3 -0.98 26 8 26 4 -0.98 26 5 25 5 -0.98 26 6 25 6 -0.98 26 6 26 7 -0.98 26 6 25 8 -0.98 26 6 26 9 -0.98 26 6 25
10 -0.98 26 5 25 11 -0.98 26 5 25 12 -0.98 26 6 25 13 -0.98 26 5 25 14 -0.98 26 5 25 15 -0.98 26 6 26 16 -0.98 26 6 26 17 -0.98 26 6 26 18 -0.98 26 6 26 19 -0.98 26 6 26 20 -0.98 26 6 26 21 -0.98 26 6 26 22 -0.98 26 6 25 23 -0.98 26 6 25 24 -0.98 26 6 25 25 -0.98 26 6 25 26 -0.98 26 6 25 27 -0.98 26 6 25 28 -0.98 26 6 25 29 -0.98 26 6 26 30 -0.98 26 6 25 31 -0.98 26 6 25 32 -0.98 26 6 25 33 -0.98 26 6 25
39
Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 34 -0.98 26 6 25 35 -0.98 26 8 25 36 -0.98 26 6 26 37 -0.98 26 8 26 38 -0.98 26 8 26 39 -0.98 26 8 26 40 -0.98 26 8 26 41 -0.98 26 8 26 42 -0.98 26 8 26 43 -0.98 26 8 26 44 -0.98 26 8 26 45 -0.98 26 8 26 46 -0.98 26 8 25 47 -0.98 26 8 25 48 -0.98 26 8 25 49 -0.98 26 8 25 50 -0.98 26 8 25 51 -0.98 26 8 25 52 -0.98 26 8 25 53 -0.98 26 8 25 54 -0.98 27 8 25 55 -0.98 27 8 25 56 -0.98 27 8 25 57 -0.98 27 8 25 58 -0.98 27 8 25 59 -0.98 27 8 25 60 -0.98 27 9 25 61 -0.98 27 9 25 62 -0.98 27 8 25 63 -0.98 27 8 25 64 -0.98 27 9 25 65 -0.98 27 9 25
40
Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 66 -0.98 27 9 25 67 -0.98 27 9 25 68 -0.98 27 9 26 69 -0.98 27 9 26 70 -0.98 27 9 26 71 -0.98 27 9 25 72 -0.98 27 8 25 73 -0.98 27 8 25 74 -0.98 27 8 25 75 -0.98 27 8 25 76 -0.98 27 8 25 77 -0.98 27 8 25 78 -0.98 27 8 25 79 -0.98 27 8 25 80 -0.98 27 8 25 81 -0.98 27 8 25 82 -0.98 27 8 25 83 -0.98 27 8 25 84 -0.98 27 8 25 85 -0.98 27 8 25 86 -0.98 27 8 25 87 -0.98 27 8 25 88 -0.98 27 8 25 89 -0.98 27 9 25 90 -0.98 27 8 25 91 -0.98 27 8 25 92 -0.98 27 8 25 93 -0.98 27 8 25 94 -0.98 27 9 25 95 -0.98 27 9 25 96 -0.98 27 9 25 97 -0.98 27 9 25
41
Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 98 -0.98 27 9 25 99 -0.98 27 9 25
100 -0.98 27 9 25 101 -0.98 27 10 25 102 -0.98 27 10 25 103 -0.98 27 10 25 104 -0.98 27 10 25 105 -0.98 27 11 25 106 -0.98 27 10 25 107 -0.98 27 11 25 108 -0.98 27 11 25 109 -0.98 27 11 25 110 -0.98 27 12 25 111 -0.98 27 13 25 112 -0.98 27 13 25 113 -0.98 27 13 25 114 -0.98 27 16 25 115 -0.98 27 16 25 116 -0.98 27 17 25 117 -0.98 27 17 25 118 -0.98 27 18 25 119 -0.98 27 17 25 120 -0.98 27 17 25
Catatan:
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-120 karena
temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.
• Keran katup penghubung langsung ditutup ketika
pengambilan data dihentikan.
• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.
42
Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 0 -0.95 25 25 25 1 -0.99 25 20 26 2 -0.99 25 20 26 3 -0.99 25 20 26 4 -0.99 25 20 26 5 -0.99 25 21 26 6 -0.99 25 21 26 7 -0.99 25 21 26 8 -0.99 25 22 26 9 -0.99 25 22 26
10 -0.99 25 22 26 11 -0.99 25 24 26 12 -0.99 26 24 26 13 -0.99 25 24 26 14 -0.99 25 24 26 15 -0.99 25 24 26 16 -0.99 26 24 26 17 -0.99 26 24 26 18 -0.99 26 24 26 19 -0.99 26 25 26 20 -0.99 26 25 26 21 -0.99 25 25 26 22 -0.99 25 25 26 23 -0.99 26 25 26 24 -0.99 26 25 26 25 -0.99 26 25 26 26 -0.99 26 25 26 27 -0.99 26 25 26 28 -0.99 26 25 26 29 -0.99 26 25 26 30 -0.99 26 25 26 31 -0.99 26 25 26 32 -0.99 26 26 26
43
Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 33 -0.99 26 26 26 34 -0.99 26 26 26 35 -0.99 26 26 26 36 -0.99 26 26 26 37 -0.99 26 26 26 38 -0.99 26 26 26 39 -0.99 26 26 26 40 -0.99 26 26 26 41 -0.99 26 26 26 42 -0.99 26 26 26 43 -0.99 26 26 26 44 -0.99 26 26 26 45 -0.99 26 26 26 46 -0.99 26 26 26 47 -0.99 26 26 26 48 -0.99 26 26 27 49 -0.99 26 26 26 50 -0.99 26 26 26 51 -0.99 26 26 26 52 -0.99 26 26 27 53 -0.99 26 26 26 54 -0.99 26 26 26 55 -0.99 26 26 26 56 -0.99 26 26 26 57 -0.99 26 26 26 58 -0.99 26 26 26 59 -0.99 26 26 26 60 -0.99 26 26 26
44
Catatan:
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-60 karena
temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.
• Keran katup penghubung langsung ditutup ketika
pengambilan data dihentikan.
Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tair panas
(⁰C) Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tair biasa
(⁰C) 0 -0.99 26 25 27 27 5 -0.98 32 26 19 27
10 -0.97 34 28 19 27 15 -0.96 38 37 28 27 20 -0.95 43 41 29 27 25 -0.94 51 48 32 27 30 -0.93 54 56 28 27 35 -0.92 60 59 27 27 40 -0.91 68 62 27 27 45 -0.9 84 67 27 27 50 -0.88 92 66 33 27 55 -0.85 94 75 27 27 60 -0.83 96 81 27 27 65 -0.8 94 88 29 27 70 -0.78 97 94 27 27 75 -0.76 98 96 27 27 80 -0.73 98 96 27 27 85 -0.71 98 96 27 27 90 -0.7 98 93 30 27 95 -0.69 98 94 28 27
100 -0.68 97 94 28 27 105 -0.67 97 96 27 27 110 -0.66 97 94 28 27 115 -0.65 97 89 36 27 120 -0.64 97 91 34 27
45
Catatan:
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-120 karena
tekanan sistem telah melebihi tekanan awal sistem dan
waktunya sama dengan waktu terlama dari proses adsorbsi.
• Keran katup penghubung langsung ditutup ketika
pengambilan data dihentikan.
• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.
Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 0 -0.64 26 26 25 1 -0.99 26 22 25 2 -0.99 26 22 25 3 -0.99 26 24 25 4 -0.99 26 24 25 5 -0.99 26 24 25 6 -0.99 26 24 25 7 -0.99 26 24 25 8 -0.99 26 24 25 9 -0.99 26 25 25
10 -0.99 26 25 25 11 -0.99 27 26 26 12 -0.99 27 26 26 13 -0.99 27 26 26 14 -0.99 27 26 26 15 -0.99 27 26 26 16 -0.99 27 26 26 17 -0.99 27 27 27 18 -0.99 27 27 27 19 -0.99 27 27 27 20 -0.99 27 27 27 21 -0.99 27 27 27
46
Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.
Waktu (menit)
Tekanan (Bar)
Tgen
(⁰C) Tevap
(⁰C) Tlingk
(⁰C) 22 -0.99 27 27 27 23 -0.99 27 27 27 24 -0.99 27 27 27 25 -0.99 27 27 27 26 -0.99 28 27 27 27 -0.99 28 27 27 28 -0.99 27 27 26 29 -0.99 27 27 27 30 -0.99 27 27 27 22 -0.99 27 27 27 23 -0.99 27 27 27 24 -0.99 27 27 27 25 -0.99 27 27 27 26 -0.99 28 27 27 27 -0.99 28 27 27 28 -0.99 27 27 26 29 -0.99 27 27 27 30 -0.99 27 27 27
Catatan:
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-30 karena
temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.
• Keran katup penghubung langsung ditutup ketika
pengambilan data dihentikan.
Keterangan Tabel:
waktu : Waktu pengambilan data ( menit )
Tgen : Temperatur di generator ( oC )
47
Teva : Temperatur di evaporator ( oC )
Tlingk : Temperatur lingkungan sekitar ( oC )
Tair panas : Temperatur air panas sekitar generator ( oC )
Tair biasa : Temperatur air biasa sekitar evaporator ( oC )
Tekanan : Tekanan pada sistem alat ( bar )
Gambar 4.12. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.
Pada gambar 4.12 dapat dilihat hubungan antara proses adsorbsi dan
proses desorbsi. Pada awal proses adsorbsi dapat berjalan dengan baik. Hal ini
dapat dilihat, temperatur terendah yang dapat dicapai sistem hinnga 5˚C. Tetapi
seelah dilakukan proses desorbsi dan kemudian dilakukan proses adsorbsi
kembali, tercatat proses adsorbsi tidak memperlihatkan penurunan temperatur
yang cukup besar. Hal ini menunjukan bahwa proses desorbsi yang dilakukan
tidak berjalan dengan baik.
48
Gambar 4.13. Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.
Data grafik pada gambar 4.13 menunjukkan kondisi tekanan sistem
pada saat proses adsorbsi dan desorbsi. Tekanan sistem pada saat proses adsorbsi
cenderung mengalami penurunan drastis dikarenakan uap metanol yang terbentuk
langsung diserap oleh karbon aktif. Kemudian pada proses desorbsi terlihat
tekanan sistem naik dikarenakan uap metanol yang terserap karbon aktif keluar.
Keterangan Grafik:
waktu : Waktu pengambilan data ( menit )
Teva Ads (I) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi pertama
(oC)
Teva Ads (II) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi kedua (oC)
Teva Ads (III) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi ketiga (oC)
49
Teva Des : Temperatur evaporator pada proses desorbsi (oC)
Teva Ads (IV) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi keempat
(oC)
PAds (I) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi pertama (oC)
PAds (II) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi kedua (oC)
PAds (III) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi ketiga (oC)
PDes : Tekanan sistem pada proses desorbsi (oC)
PAds (IV) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi keempat (oC)
Dari data penelitian yang diperoleh dapat dilihat bahwa proses
pendinginan (adsorbsi) telah berlangsung. Hal ini ditunjukkan dengan turunnya
temperatur evaporator (Teva) pada setiap proses adsorbsi. Beberapa variasi yang
dilakukan pada penelitian ini adalah dengan memvariasikan jumlah metanol,
kondisi awal keran penghubung, bentuk dan volume tabung generator dan jumlah
karbon aktif.
Proses pendinginan intermitten dengan menggunakan siklus adsorbsi
berlangsung dalam beberapa proses yaitu:
1. Proses adsorbsi yaitu proses penyerapan metanol oleh adsorber (karbon
aktif). Saat proses absorbsi berlangsung, kalor di sekitar evaporator
akan terserap. Terserapnya kalor ini menyebabkan temperatur disekitar
evaporator menjadi turun.
50
2. Proses desorbsi yaitu proses pelepasan uap metanol dari adsorber (karbon
aktif) dengan cara memanaskan generator.
3. Proses kondensasi yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap
metanol yang terdesorbsi menjadi metanol cair. Metanol cair yang
dihasilkan ditampung di evaporator.
Variasi jumlah metanol yang dilakukan pada penelitian ini antara lain,
variasi metanol sebanyak 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Setelah diambil data
adsorbsi dari ketiga macam variasi ini, didapat hasil temperatur evaporator yang
berbeda. Hasil perbandingan temperatur evaporator (Teva) ini dapat dilihat pada
Gambar 4.7. Dari data ini dapat diketahui bahwa jumlah metanol berpengaruh
terhadap temperatur evaporator pada saat proses adsorbsi. Apabila jumlah metanol
yang dimasukkan terlalu sedikit maka proses pendinginan di evaporator hanya
berlangsung secara singkat, karena metanol telah habis diserap oleh karbon aktif.
Jika jumlah metanol terlalu banyak maka proses pendinginan di evaporator sedikit
terhambat. Terhambatnya proses pendinginan ini disebabkan volume metanol
terlalu besar sehingga kalor latent yang dimiliki juga semakin besar pula. Bila
kalor latent semakin besar maka semakin besar pula jumlah kalor yang
dibutuhkan untuk menguapkan metanol di dalam evaporator. Bila jumlah kalor di
sekitar evaporator masih kurang maka metanol tidak akan menguap dan diserap
oleh karbon aktif sehingga proses pendinginan tidak terjadi. Hasil dari penelitian
dengan ketiga variasi ini adalah jumlah metanol yang terbaik sejumlah 300 ml.
Temperatur terendah yang mampu dicapai variasi ini adalah 18°C.
51
Selain jumlah metanol yang dipakai, variasi lain yang dilakukan dalam
penelitian ini adalah variasi kondisi awal keran penghubung dari alat pendingin
absorbsi. Kondisi awal keran penghubung yang divariasikan adalah dibuka dan
ditutup. Dari variasi ini ketika proses adsorbsi dilakukan, hasil temperatur
terendah evaporator yang didapat pada kondisi keran penghubung langsung dalam
kondisi terbuka yaitu sebesar 14 °C. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.8. Jika
kondisi awal keran penghubung langsung dibuka lalu metanol dimasukkan ke
sistem alat pendingin maka pada saat metanol masuk kedalam tabung evaporator
masih berupa percikan, metanol langsung terserap karbon aktif. Artinya kalor di
sekitar evaporator akan lebih cepat terserap karena metanol dalam bentuk
percikan lebih mudah menguap. Sebaliknya jika kondisi awal keran katup
penghubung ditutup, metanol yang masuk ke sistem alat akan tertampung dahulu
di evaporator. Banyaknya metanol yang tertampung akan mengakibatkan semakin
besar pula kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan metanol. Disamping itu
tampungan metanol juga dapat menjadi beban pendinginan sistem.
Variasi lain yang dilakukan adalah variasi tabung generator yang
dirangkaikan pada alat pendingin adsorbsi. Tabung generator yang divariasikan
adalah tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan tabung generator vertikal
kapasitas 16 kg. Setelah dilakukan proses absorbsi dengan kedua variasi ini
dihasilkan temperatur pendinginan yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada
Gambar 4.9. Variasi tabung generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan
temperatur terendah evaporator yang lebih rendah daripada variasi tabung
generator horizontal kapasitas 1 kg. Hal ini disebabkan karena variasi tabung
52
generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan luas penampang karbon aktif
yang lebih luas daripada variasi tabung generator horizontal kapasitas 1 kg.
Dengan luasnya penampang karbon aktif ini maka jumlah uap metanol yang
terserap oleh karbon aktif akan semakin tinggi maka semakin rendah pula
temperatur pendinginan di evaporator.
Variasi terakhir yang dilakukan adalah jumlah karbon aktif yang
digunakan sebagai adsorber dalam sistem alat pendingin adsorbsi. Variasi yang
dilakukan adalah menvariasikan jumlah karbon aktif sebanyak 1 kg dan 4 kg.
Hasil penelitian yang didapat adalah jumlah karbon aktif berpengaruh sekali
terhadap temperatur terendah pendinginan oleh evaporator. Hal ini dapat dilihat
pada Gambar 4.10. Semakin banyak karbon aktif (adsorber) yang ada di alat
pendingin adsorbsi maka semakin tinggi jumlah uap metanol (refrijeran) yang
mampu diserap sehingga semakin banyak pula kalor dari sekitar evaporator yang
terserap. Semakin banyak kalor yang terserap maka menyebabkan temperatur
evaporator semakin rendah. Hal ini dibuktikan dengan temperatur evaporator
mencapai temperatur 11°C.
Unjuk kerja alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif pada penelitian
ini dihitung menggunakan persamaan (1). Unjuk kerja tertinggi yang dihasilkan
dalam penelitian ini adalah 0,97 pada variasi jumlah metanol 300 ml. Hal ini
dapat dilihat pada Gambar 4.11.
Walaupun temperatur evaporator mencapai temperatur 11°C namun
temperatur ini masih dianggap tidak layak untuk menjadi alat pendingin.
Standarnya alat pendingin harus dapat mencapai temperatur pendinginan 0°-5°C.
53
Hal ini disebabkan karena jenis karbon aktif yang digunakan sebagai absorber
memiliki daya serap terhadap metanol yang rendah. Jenis karbon aktif yang
digunakan adalah karbon aktif yang dibuat dari tempurung kelapa dan berasal dari
pasar lokal. Rupanya kualitas karbon aktif lokal tergolong rendah dan belum bisa
menyamai kualitas karbon aktif yang ada di luar Indonesia.
Gambar 4.14. Bagan penelitian proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-adsorbsi.
Penelitian selanjutnya adalah proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-
adsorbsi. Penelitian ini ingin mengetahui apakah setelah proses desorbsi, proses
adsorbsi dapat berlangsung kembali sama dengan proses adsorbsi pertama kali.
Proses adsorbsi tahap pertama diakhiri sampai proses pendinginan tidak dapat
terjadi lagi. Oleh karena itu wajar apabila pengambilan datanya berlangsung
hingga berkali-kali. Selanjutnya dilakukan proses desorbsi, yang diakhiri sampai
tekanan sistem sama atau melebihi tekanan awal proses adsorbsi. Selanjutnya
dilakukan proses adsorbsi tahap kedua, dimana hasilnya akan dibandingkan
Proses adsorbsi pertama
Proses desorbsi
Proses adsorbsi kedua
Dibandingkan
54
dengan proses adsorbsi tahap pertama. Hal ini ditunjukkan seperti pada Gambar
4.14.
Hasil penelitian ini adalah proses adsorbsi tahap pertama berlangsung
dengan baik, artinya proses adsorbsi dapat terjadi. Proses adsorbsi tahap pertama
dilakukan sebanyak tiga kali hingga proses pendinginan tidak terjadi lagi. Pada
data yang termasuk proses adsorbsi tahap pertama adalah proses adsorbsi pertama,
kedua dan ketiga. Proses desorbsi juga berlangsung dengan baik, artinya tekanan
sistem melebihi tekanan sistem pertama kali saat proses adsorbsi terjadi. Proses
desorbsi yang dilakukan cukup hanya sekali saja karena telah memenuhi syarat.
Proses adsorbsi tahap kedua berlangsung dengan baik, artinya proses adsorbsi
dapat terjadi namun hasilnya lebih buruk jika dibandingkan dengan proses
adsorbsi tahap pertama. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.12. Pada data
yang termasuk proses adsorbsi tahap dua adalah proses adsorbsi keempat. Karena
buruknya hasil perbandingan maka dapat disimpulkan bahwa proses pendinginan
intermitten tidak dapat terjadi.
Ada beberapa kemungkinan sebab yang dapat terjadi sehingga proses
pendinginan intermitten tidak dapat terjadi. Kemungkinan pertama adalah jarak
antara tabung generator dan evaporator terlalu jauh sehingga uap metanol tidak
dapat mengalir dan mengembun di evaporator. Itulah sebabnya pada proses
desorbsi, tekanan sistem tinggi. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.13.
Namun apabila jarak tabung generator dan evaporator terlalu dekat maka saat
tabung generator dipanasi, sebagian panas akan mengalir ke tabung evaporator.
Sedangkan tabung evaporator haruslah memiliki temperatur yang rendah agar uap
55
metanol dapat mengembun. Kemungkinan kedua adalah kurangnya panas yang
digunakan untuk proses desorbsi. Temperatur air panas yang digunakan untuk
memanasi tabung generator sekitar 90°C, bila lebih dari itu maka tentu saja air
tersebut akan mulai menguap karena pemanasan dilakukan di lingkungan terbuka.
Kemungkinan ketiga adalah terlalu rendahnya daya hantar panas dari luar tabung
generator ke dalam karbon aktif. Baik bahan stainless steel maupun karbon aktif
memiliki sifat daya hantar panas yang tergolong rendah. Sehingga temperatur di
luar tabung generator tentu tidak sama dengan di dalam karbon aktif. Apabila
membuat model dengan pemanas didalam tabung generator maka model menjadi
rumit dan bertolak belakang dengan tujuan awal yaitu membuat model yang
sederhana.
kanan juga dilakukan untuk melihat perbandingan Unjuk Kerja
56
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian alat
pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang dilakukan, yaitu:
1. Penelitian ini berhasil membuat sebuah model pendingin adsorbsi
metanol-karbon aktif sederhana yang dapat bekerja tanpa energi listrik dan
berasal dari bahan dari pasar lokal serta dibuat dengan kemampuan
industri lokal. Tetapi Proses desorbsi dan kondensasi tidak dapat
berlangsung dikarenakan model alat pendingin adsorbsi metanol-karbon
aktif kurang mendukung. Sehingga pendinginan secara intermitten tidak
dapat terjadi.
2. Unjuk kerja pendingin adsorbsi tertinggi yang dihasilkan pada penelitian
ini adalah 0,97 pada variasi jumlah metanol 100 ml, kondisi awal keran
katup penghubung ditutup, menggunakan tabung generator horizontal
kapasitas 1 kg dan jumlah karbon aktif sebanyak 1 kg. Temperatur
evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 11oC pada variasi jumlah
metanol 300 ml, kondisi awal keran penghubung ditutup, menggunakan
tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan jumlah karbon aktif
sebanyak 4 kg.
57
3. Karbon aktif yang dijual dipasar lokal tidak cocok untuk menjadi adsorber
pada pendingin adsorbsi karena rendahnya daya serap terhadap metanol.
5.2 SARAN
Melihat dari penelitian tentang pendingin adsorbsi metanol-karbon
aktif yang telah dilakukan, penulis dapat memberikan beberapa saran kepada
peneliti lain, antara lain:
1. Bagi peneliti lain yang akan meneliti tentang siklus pendingin adsorbsi
metanol-karbon aktif. Penelitian pendingin adsorbsi ini dapat
diperbandingkan dengan menggunakan konstruksi evaporator dan
generator lain seperti evaporator yang bervolume lebih kecil atau
generator yang lebih lebar.
2. Selain itu penelitian ini dapat pula diperbandingkan dengan ukuran dan
jenis karbon aktif yang lain seperti karbon aktif yang berupa serbuk atau
karbon aktif , karbon aktif yang berasal dari batu bara.
58
DAFTAR PUSTAKA
Grenier, Ph. (1983), Experimental Result on a 12 m3 Solar Powered Cold Store Using the Intermittent Zeolite 13x-Water Cycle. Solar World Congress, Pergamon Press, pp. 353-358, 1984
Hinotani, K. (1983), Development of Solar Actuated Zeolite Refrigeration System. Solar World Congress, Vol.1, Pergamon Press, pp. 527-531.
Kreussler, S (1999), Experiments on Solar adsorption refrigeration Using Zeolite and Water. Laboratory for Solar Energy, university of Applied Sciences Germany.
Meunier A., Francis (2004), Experimental Performance Of An Advanced Solar-Powered Adsorptive Ice Maker. Proceedings of the 10th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering (Nov.29 – Dec.03, 2004), Rio de Janeiro, Brazil.
Pons, M. (1986), Design of solar powered solid adsorption ice-maker. ASME J. of Solar Engineering, 108, 332-337, 1986.
Ramos A., Miguel (2003), Evaluation Of A Zeolite-Water Solar Adsorption Refrigerator. ISES Solar World Congress (June, 14-19, 2003), Goteborg, Sweden
Zhu, Zepei. (1987), Testing of a Solar Powered Zeolite-Water Refrigerator. M. Eng. Thesis, AIT, Bangkok.
LAMPIRAN
(konstruksi alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif
menggunakan evaporator horisontal 2.4 liter dan generator vertikal kapasitas 16 Kg)
(konstruksi alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan evaporator horisontal 2.4 liter dan generator horizontal kapasitas 1 Kg)
(bentuk tabung evaporator horisontal 2,4 liter yang dipakai pada penelitian ini)
(Termokopel yang digunakan untuk pengukuran data temperatur)
top related