3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/awal.pdfviii kata...

14
PEMANFAATAN SUMBER PANAS MATAHARI SEBAGAI INPUT GENERATOR MESIN PENDINGIN DIFUSI ABSORPSI XD-70 DENGAN MEDIA VACUUM TUBE SKRIPSI FALAH KHARISMA 1510311002 UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAKARTA FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN 2019

Upload: others

Post on 27-Dec-2019

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

PEMANFAATAN SUMBER PANAS MATAHARI SEBAGAI INPUT GENERATOR MESIN PENDINGIN DIFUSI ABSORPSI

XD-70 DENGAN MEDIA VACUUM TUBE

SKRIPSI

FALAH KHARISMA

1510311002

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

2019

Page 2: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

PEMANFAATAN SUMBER PANAS MATAHARI SEBAGAI

INPUT GENERATOR MESIN PENDINGIN DIFUSI ABSORPSI

XD-70 DENGAN MEDIA VACUUM TUBE

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar

Sarjana Teknik

FALAH KHARISMA

1510311002

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

2019

Page 3: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

ii

Page 4: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

iii

Page 5: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

iv

Page 6: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

v

Page 7: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat, dan

barakah-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Penulisan

skripsi ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana

Teknik Jurusan Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Pembangunan

Nasional “Veteran” Jakarta. Banyak pihak yang baik secara langsung maupun tidak

langsung membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, ucapan

terima kasih saya ucapkan sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orangtua dan keluarga yang senantiasa memberikan dukungan moril

dan materil sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan

tepat waktu

2. Bapak Muhamad As’adi, S.T. M.T. dan Bapak Sigit Pradana, S.T. M.T.

selaku dosen pembimbing penulisan skripsi yang telah sangat membantu

dalam membantu saya dalam penulisan skripsi.

3. Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2015 yang selalu meberikan dukungan

secara moril dan selalu memberikan bantuan.

4. Seluruh Mahasiswa Teknik Mesin yang selalu memberikan doa agar

dilancarkan saat penulisan skripsi.

5. Seluruh anggota UKM Buveja yang selalu memberikan semangat kepada

saya dalam penulisan skripsi setiap harinya.

6. Bapak Dr. Ir. Cahyadi, M.Kom (Kepala Bidang Konversi Energi B2TKE)

beserta jajarannya yang telah banyak membantu saya sejak Praktik Kerja

Lapangan hingga penulisan skripsi selesai dalam pengambilan data dan izin

pemakaian Lab.

Akhir kata, saya berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pengembangan

ilmu pengetahuan di bidang Teknik Mesin.

Jakarta, Juni 2019

Penulis

Page 8: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

ix

DAFTAR ISI

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

PENGESAHAN PENGUJI .................................................................................. ii

PENGESAHAN PEMBIMBING ........................................................................ iii

PERNYATAAN ORISINALITAS ...................................................................... iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................ v

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

ABSTRACT ......................................................................................................... vii

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

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

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

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

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv

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

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

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 4

1.3 Tujuan ....................................................................................................... 5

1.4 Ruang Lingkup ......................................................................................... 5

1.5 Metode Pengumpulan Data ...................................................................... 6

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 8

2. 1 Sistem Refrigerasi .................................................................................... 8

2. 2 Refrigerator............................................................................................... 9

2.2. 1 Sistem Kompresi Uap ....................................................................... 9

2.2. 2 Sistem Pendingin Absorpsi ............................................................. 11

2. 3 Komponen Utama Mesin Pendingin Absorpsi ....................................... 14

2. 3. 1 Generator ......................................................................................... 15

2. 3. 2 Bubble Pump ................................................................................... 16

2. 3. 3 Separator ......................................................................................... 16

Page 9: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

x

2. 3. 4 Rectifier ........................................................................................... 17

2. 3. 5 Kondenser ....................................................................................... 17

2. 3. 6 Evaporator ....................................................................................... 17

2. 3. 7 Absorber .......................................................................................... 17

2. 3. 8 Solution Heat Exchanger ................................................................ 18

2. 4 Fluida Kerja Pendingin Absorbsi ........................................................... 18

2. 5 Macam – Macam Desain Sistem Pendingin Absorpsi ........................... 21

2.5. 1 Single-effect Absorption System ...................................................... 22

2.5. 2 Absorption Heat Transformer ......................................................... 23

2.5. 3 Multi-effect absorption refrigeration cycle ..................................... 24

2.5. 4 Siklus Pendingin Absorpsi dengan Absorber-heat-recovery .......... 26

2.5. 5 Siklus Pendingin Absorpsi Kombinasi............................................ 26

2.5. 6 Siklus Absorpsi Osmotic-membrane ............................................... 27

2.5. 7 Siklus Pendingin Difusi Absorpsi ................................................... 28

2. 6 Energi Matahari (Energi Surya) ............................................................. 33

2. 7 Solar Collector ....................................................................................... 34

2. 8 Vacuum Tube Collector (Evacuated Tube) ............................................ 35

2. 9 Performasi Mesin Pendingin Difusi Absorpsi ........................................ 38

2.9. 1 Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran..................................... 39

2.9. 2 Perhitungan Panas Input Pada Generator ........................................ 40

2.9. 3 Perhitungan Beban Pendinginan ..................................................... 41

2.9. 4 Perhitungan Kapasitas Pendinginan pada Evaporator..................... 43

2.9. 5 Perhitungan Coeffisient of Performance ......................................... 44

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 45

3.1. Diagram Alur .......................................................................................... 45

3.2. Metode Penelitian ................................................................................... 46

3.3. Mesin Pendingin Difusi Absorpsi XD-70 .............................................. 48

3.4. Data Multilogger Omron ZR-RX40 ....................................................... 50

3.5. Vacuum Tube ......................................................................................... 51

BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL PENELITIAN ................................... 53

4.1 Pengumpulan Data.................................................................................. 53

4.2 Perhitungan Beban Pendinginan............................................................. 58

Page 10: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

xi

4.3 Pengaruh Waktu Terhadap Temperatur Kabin ....................................... 60

4.4 Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran ............................................ 61

4.5 Perhitungan Kapasitas Pendinginan pada Evaporator ............................ 63

4.6 Perhitungan Panas Input pada Generator ............................................... 64

4.7 Perhitungan COP Mesin Pendingin Difusi Absorpsi XD-70 ................. 66

4.8 Perhitungan Biaya Penggunaan Listrik .................................................. 67

4.9 Pengukuran Temperatur Output Pada Vacuum Tube ............................. 69

4.10 Perhitungan Panas Yang Dihasilkan Vacuum Tube ............................... 71

4.11 Analisa Perbandingan Panas Listrik dan Vacuum Tube ......................... 72

BAB V SIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 77

5.1 Simpulan ................................................................................................. 77

5.2 Saran ....................................................................................................... 79

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 80

LAMPIRAN ......................................................................................................... 83

Page 11: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fluida Kerja Pada Sistem Pendingin Absorpsi......................................19

Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Pendingin Difusi Absorpsi Tipe XD-70..................49

Tabel 3.2 Spesifikasi Vacuum Tube......................................................................51

Tabel 3.3 Spesifikasi Heat Pipe............................................................................52

Tabel 4.1 Data Sifat Fisik Mesin Pendingin Absorpsi Pada Suhu Kerja..............53

Tabel 4.2 Temperatur Titik Pengukuran Tanpa Pembebanan...............................54

Tabel 4.3 Temperatur Titik Pengukuran Dengan Pembebanan.............................55

Tabel 4.4 Pengukuran Data Temperatur pada Vacuum Tube................................56

Tabel 4.5 Data Termodinamika di Setiap Titik Pengukuran tanpa Beban............57

Tabel 4.6 Data Termodinamika di Setiap Titik Pengukuran Dengan Beban........57

Tabel 4.7 Tarif Listrik Subsidi..............................................................................68

Tabel 4.8 Tarif Listrik Non-Subsidi......................................................................68

Tabel 4.9 Analisa Perbandingan Daya Listrik dan Vacuum Tube.........................73

Page 12: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus Pendingin Kompresor Sederhana..........................................10

Gambar 2.2 T-s Diagram untuk siklus pendingin kompresor uap.......................11

Gambar 2.3 Proses Sistem Pendingin Absorpsi...................................................12

Gambar 2.4 Komponen Utama Pada pendingin absorpsi tipe DAR....................15

Gambar 2.5 Grafik Entalpi Pada Campuran Ammonia-Air...................................21

Gambar 2.6 Sistem Pendingin Absorpsi Tipe Efek Tunggal................................22

Gambar 2.7 Desain Sistem Absorpsi Tipe Heat Transformer..............................24

Gambar 2.8 Siklus Absorpsi double-effect H2O/NH3...........................................25

Gambar 2.9 Siklus Absorpsi triple-effect.............................................................25

Gambar 2.10 Siklus Pendingin Absorpsi tipe absorber-heat-recovery.................26

Gambar 2.11 Siklus Pendingin Absorpsi Kombinasi..........................................27

Gambar 2.12 Siklus Absorpsi Membrane Osmotik.............................................28

Gambar 2.13 Self Circulated Absorption System.................................................29

Gambar 2.14 Siklus DAR....................................................................................31

Gambar 2.15 Mesin Pendingin Difusi Absorpsi Tipe XD-70.............................32

Gambar 2.16 Transformator................................................................................33

Gambar 2.17 Kategori-kategori Kolektor Surya.................................................35

Gambar 2.18 Vacuum Tube.................................................................................36

Gambar 2.19 Bagian-bagian Pada Pipa Kalor.....................................................36

Gambar 2.20 Bagian – bagian Pada Pipa Vakum................................................38

Gambar 2.21 Parameter Titik Pengukuran...........................................................39

Gambar 3.1 Mesin Pendingin Difusi Absorpsi Tipe XD-70................................48

Gambar 3.2 Mesin Pendingin Absorpsi XD-70 Tampak Depan Samping...........49

Gambar 3.3 Data Multilogger Omron ZR-RX40.................................................50

Gambar 4.1 Grafik Temperatur Kabin Terhadap Waktu......................................60

Gambar 4.2 Grafik Laju Aliran Ammonia Terhadap Beban Pendinginan...........62

Gambar 4.3 Pengaruh Beban Pendinginan Terhadap Kapasitas Pendinginan.....63

Gambar 4.4 Perbandingan Temperatur Generator dan Kabin..............................64

Gambar 4.5 Grafik Panas Input Generator Terhadap Beban Pendinginan...........66

Gambar 4.6 Pengaruh Pembebanan Terhadap COP.............................................67

Page 13: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

xiv

Gambar 4.7 Pengukuran Temperatur Output Pada Vacuum Tube........................70

Gambar 4.8 Pengukuran Data Temperatur Ambient............................................70

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Temperatur yang Dihasilkan............................72

Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Total Penggunaan Energi..............................74

Gambar 4.11 Grafik Penghematan Biaya Dengan Pemakaian Panas Matahari....75

Page 14: 3(0$1)$$7$1 680%(5 3$1$6 0$7$+$5, 6(%$*$, ,1387 …repository.upnvj.ac.id/592/2/AWAL.pdfviii KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat,

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel Termodinamika A-13..............................................................82

Lampiran 2 Tabel Termodinamika A-14..............................................................83

Lampiran 3 Tabel Termodinamika A-15..............................................................84

Lampiran 4 Tabel Termodinamika A-15 Lanjutan................................................85