ANALISA DESAIN DAN PERFORMA EVAPORATOR PADA SISTEM REFRIGERASI ABSORPSI UNTUK KAPAL PERIKANAN

Rohmat Abudaris *)

Ir. Alam Baheramsyah, M.Sc. **)

*) Mahasiswa Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS

**) Dosen Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS

Abstrak

Proses pendinginan atau refrigerasi sangat diperlukan oleh nelayan untuk mempertahankan mutu hasil tangkapan ikan. Saat ini masih banyak nelayan yang menggunakan teknik pendinginan ikan dengan menggunakan es padat yang dibawa dari darat. Dengan penggunaan es padat ini akibatnya lama pelayaran akan terbatasi, sebab es padat yang dibawa dari darat tidak akan bertahan lama karena akhirnya akan mencair. Akibat lainnya jumlah es yang banyak saat dibawa akan mengurangi jumlah muatan kapal. Penelitian yang akan dilakukan ini mengenai sistem pendingin absorpsi. Adapun komponen yang diperlukan dalam sistem ini adalah generator, kondensor, evaporator, absorber dan pompa. Pada penelitian ini difokuskan dengan analisa desain dan performa evaporator. Dari analisa yang telah dilakukan dengan objek kapal KM. London 4 menghasilkan evaporator dengan tipe bare tube dengan diameter pipa 12,7 mm, ketebalan pipa 1mm, panjang pipa 14 m, temperatur dan tekanan kerja evaporator 40C dan 0,0015 KPa dengan beban pendingin evaporator sebesar 3543,5 W. Dari perhitungan pada penggunaan sistem refrigerasi ini didapatkan pengurangan es balok pada kapal perikanan sebesar 25 % dari total penggunaan es balok, yaitu sebesar 50 es balok.

Kata Kunci : Refrigerasi, Sistem Absorpsi, Evaporator.

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini sistem refrigerasi sangat pesat sekali perkembangannya, apalagi di daerah yang beriklim tropis. Seiring dengan perkembangan zaman penerapan teknik refrigerasi mencakup pemrosesan, pengawetan terlebih-lebih pada sektor perikanan. Proses pendinginan sangat diperlukan oleh nelayan untuk mempertahankan mutu hasil tangkapan ikan. Saat ini masih banyak nelayan yang menggunakan teknik pendinginan ikan dengan menggunakan es balok yang dibawa dari darat. Dengan

penggunaan es padat ini akibatnya lama pelayaran akan terbatasi, sebab es padat yang dibawa dari darat tidak akan bertahan lama karena akhirnya akan mencair. Akibat lainnya jumlah es yang banyak saat dibawa akan mengurangi jumlah muatan kapal, dalam hal ini adalah ikan yang diletakkan pada ruang muat kapal.

Penelitian yang akan dilakukan ini mengenai sistem pendingin absorpsi. Di mana sistem pendingin ini cocok untuk nelayan karena dalam penerapannya tidak memerlukan biaya dan tempat yang besar serta dalam pengoperasiannya juga mudah. Sistem ini direncanakan juga

memanfaatkan transfer panas dari gas buang yang dihasilkan oleh kapal.

Dalam kaitannya dengan sistem pendinginan absorpsi pada penelitian ini difokuskan dengan analisa desain dan performa evaporator. Adapun evaporator yang cocok dalam sistem pendinginan absorpsi dengan memanfaatkan gas buang engine sebagai sumber energi adalah dengan memodifikasi tipe plate dengan pertimbangan utama berdasarkan berat, dimensi, serta kapasitas pertimbangan panas.

1.2 Perumusan Masalah

1. Perumusan Masalah Dalam skripsi ini ada beberapa perumusan

masalah yang akan diangkat sebagai berikut : a. Tipe evaporator apakah yang digunakan

dalam sistem refrigerasi absorpsi? b. Bagaimanakah desain dan performa dari

evaporator pada sistem refrigerasi absorpsi dengan analisa matematis?

c. Apakah dengan penggunaan sistem refrigerasi absorpsi ini dapat mengurangi es balok?

2. Batasan Masalah

Dari permasalahan yang telah ditunjukkan di atas maka diperlukan pembatasan masalah supaya terfokus pada masalah yang akan dikaji dan mendapat hasil yang diinginkan, batasan tersebut yaitu : a. Kapal yang akan dijadikan objek analisa

adalah Kapal Perikanan KM London 4. b. Sistem refrigerasi absorpsi belum dapat

dilakukan running test secara langsung. c. Analisa dilakukan berdasarkan

perhitungan matematis. d. Penggunaan sistem refrigerasi absorpsi ini

mengabaikan dampak hasil pendinginan terhadap mutu dan kualitas ikan.

e. Faktor biaya pengadaan alat diabaikan.

f. Absorbent yang digunakan adalah LiBr dan refrigeran air.

g. Suhu pendinginan yang keluar dari evaporator tidak secara langsung mendinginkan ikan tetapi dengan bantuan air yang disirkulasikan ke coolbox/palkah ikan.

3. Tujuan Penulisan Tujuan penulisan Tugas Akhir adalah :

a. Mengetahui tipe evaporator yang digunakan.

b. Mengetahui performa dari desain evaporator dengan kapasitas 3543,5 W.

c. Membuat evaporator dengan skala sebenarnya.

d. Mengetahui seberapa besar pengurangan dalam penggunaan es balok.

4. Manfaat Penulisan Manfaat yang dapat diperoleh dari

penulisan Tugas Akhir ini antara lain : a. Memberikan informasi tentang alat

pendingin untuk pengawetan ikan pada kapal perikanan.

b. Memberikan informasi dari desain dan performa evaporator yang dibuat.

c. Dengan penggunaan sistem refrigerasi absorpsi diharapkan dapat mengurangi penggunaan es balok.

II. TINJAUAN PUSTAKA II.1.1 Absorpsi

Sistem ini dalam beberapa hal hampir sama dengan siklus kompresi uap seperti adanya komponen kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Perbedaannya adalah tidak adanya kompresor pada sistem absorpsi digantikan dengan tiga komponen lain diantaranya absorber, pompa dan generator. Sistem absorpsi menyerap uap tekanan rendah dari evaporator ke dalam zat cair penguap (absorbing liquid) yang cocok pada absorber. Pada komponen ini terjadi

perubahan fasa dari uap menjadi cair, karena proses ini sama dengan kondensasi, maka selama proses berlangsung terjadi pelepasan kalor. Tahap berikutnya adalah menaikan tekanan zat cair tersebut dengan pompa dan membebaskan uap dari zat cair penyerap dengan pemberian kalor. Berikut ini adalah gambar prinsip kerja sistem absorpsi.

Kerja siklus secara keseluruhan adalah sebagai berikut :

Proses 1-2/1-3 : Larutan encer campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap rendah) masuk ke generator pada tekanan tinggi. Di generator panas dari sumber bersuhu tinggi ditambahkan untuk menguapkan dan memisahkan refrigeran dari zat penyerap, sehingga terdapat uap refrigeran dan larutan pekat zat penyerap. Larutan pekat campuran zat penyerap mengalir ke absorber dan uap refrigeran mengalir ke kondensor.

Proses 2-7: Larutan pekat campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap tinggi) kembali ke absorber melalui katup cekik. Penggunaan katup cekik bertujuan untuk mempertahankan perbedaan tekanan antara generator dan absorber.

Proses 3-4: Di kondensor, uap refrigeran bertekanan dan bersuhu tinggi diembunkan, panas dilepas ke lingkungan, dan terjadi perubahan fase refrigeran dari uap ke cair. Dari kondensor dihasilkan refrigeran cair bertekanan tinggi dan bersuhu rendah.

Proses 4-5 : Tekanan tinggi refrigeran cair diturunkan dengan menggunakan katup cekik (katup ekspansi) dan dihasilkan refrigeran cair bertekanan dan bersuhu rendah yang selanjutnya dialirkan ke evaporator.

Proses 5-6 : Di evaporator, refrigeran cair mengambil panas dari lingkungan yang akan didinginkan dan menguap sehingga terjadi uap refrigeran bertekanan rendah.

Proses 6-8/7-8 : Uap refrigeran dari evaporator diserap oleh larutan pekat zat penyerap di absorber dan membentuk larutan encer zat penyerap. Jika proses penyerapan tersebut terjadi secara adiabatik, terjadi peningkatan suhu campuran larutan yang pada gilirannya akan menyebabkan proses penyerapan uap terhenti. Agar proses penyerapan berlangsung terus-menerus, absorber didinginkan dengan air yang mengambil dan melepaskan panas tersebut ke lingkungan.

Proses 8-1 : Pompa menerima larutan cair bertekanan rendah dari absorber, meningkatkan tekanannya, dan mengalirkannya ke generator sehingga proses berulang secara terus menerus.

II.1.2 Keuntungan Penggunaan Absorpsi Adapun keuntungan-keuntungan dalam penggunaan refrigerasi absorpsi adalah sebagai berikut :

1. Hanya refrigeran dan absorben yang bergerak, sehingga operasi siklus tenang dan tahan lama. Motor pompa, mesin,

Gambar 2. 1 Bagan alir sistem refrigerasi absorpsi

atau turbin yang digunakan lebih kecil dibanding yang digunakan pada sistem kompresi untuk kapasitas yang sama.

2. Sistem absorpsi biasanya didesain untuk menggunakan uap, baik pada temperatur tinggi, maupun temperatur rendah. Buangan dari komponen yang lain dapat kembali digunakan. Tidak dibutuhkan daya listrik, meskipun biasanya pompa yang digunakan didorong oleh motor.

3. Unit refrigerasi absorpsi dapat dioperasikan pada tekanan dan temperatur evaporator yang lebih kecil, dengan penurunan yang kecil. Pada sistem kompresi, penurunan tekanan evaporator mengakibatkan penurunan kapasitas sistem secara signifikan.

4. Pada beban refrigerasi yang lebih kecil, unit absorspi memiliki efisiensi yang sama besarnya dengan kapasitas penuh. Pengendalian variasi beban dilakukan dengan pengaturan jumlah refrigeran dan absorban yang disirkulasikan di dalam sistem.

5. Jika refrigeran tidak sepenuhnya diuapkan di evaporator, tidak terjadi efek yang buruk selain membuat sistem sedikit tidak stabil secara temporer. Namun, pada sistem kompresor, hal itu dapat membahayakan kompresor dan membutuhkan pengukuran preventif yang mendalam.

6. Unit absorpsi dapat dibuat dengan kapasitas lebih besar dari 1000 ton sampai dengan nilai kapasitas terbesar dari unit kompresor. Dengan pengecualian untuk aplikasi rumah tangga, secara umum sistem absorpsi butuh ruang lebih besar. Namun, unit dapat diletakkan di luar ruangan dan disusun vertikal sehingga membutuhkan area tanah yang lebih kecil dan tidak perlu penutup.

7. Persyaratan ruang dan kontrol otomatik lebih ringan pada sistem absorpsi pada desain temperatur evaporator yang semakin rendah.

II.1.3 COP (Coefficient Of Permormance) Siklus pendinginan absorpsi pada prinsipnya merupakan kombinasi dari dua siklus, yaitu siklus tenaga dan siklus pendinginan, seperti disajikan pada Gambar 2.4. Siklus tenaga menghasilkan kerja yang dibutuhkan untuk melakukan proses pengempaan (kompresi) uap yang dihasilkan oleh evaporator. Siklus tenaga menerima panas qg pada suhu Ts, melepas energi W dalam bentuk kerja ke siklus pendinginan, dan melepas sejumlah qa energi ke lingkungan dalam bentuk panas pada suhu Ta. Siklus refrigerasi menerima kerja sebesar W dan menggunakannya untuk memompa sejumlah qe panas pada suhu pendinginan Tr kemudian melepaskan sejumlah qc panas pada suhu lingkungan Ta.

Dari definisi COP, untuk siklus tenaga berlaku persamaan:

sedangkan untuk siklus pendinginan berlaku,

Gambar 2. 1 Siklus absorpsi sebagai kombinasi siklus tenaga dan pendinginan

Koefisien penampilan (COP) siklus absorbsi ideal atau siklus pendinginan yang digerakkan dengan panas didefinisikan sebagai,

Dengan memasukkan persamaan [1] dan [2] diperoleh koefisien penampilan ideal

Dari persamaan di atas dapat diambil beberapa kecenderungan, yaitu : -COP meningkat jika Tg meningkat -COP meningkat jika Te meningkat - COP menurun jika Ta menurun

Dalam beberapa hal, penggunaan COP untuk melihat penampilan sistem pendinginan absorpsi tidak menguntungkan karena nilainya sangat rendah dibandingkan dengan COP sistem pendinginan kompresi uap. Akan tetapi, hal ini tidak mutlak menunjukkan bahwa penampilan kerja sistem absorbsi lebih rendah dibandingkan sistem kompresi uap karena definisi keduanya sangat berbeda. COP sistem kompresi uap adalah perbandingan laju pendinginan terhadap tenaga dalam bentuk kerja yang diberikan pada sistem, sedangkan pada sistem absorbsi adalah perbandingan terhadap penambahan panas pada generator. Secara umum, energi dalam bentuk kerja lebih tinggi nilai dan harganya dibandingkan dalam bentuk panas.

II.2 Refrigeran. II.2.1 Umum

Refrigeran adalah suatu fluida yang digunakan sebagai media penukar kalor pada sistem refrigerasi, dimana refrigerant ini dapat mengalami perubahan fasa, yaitu fasa cair maupun uap. Secara umum refrigeran dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu :

• Primer, yaitu refrigeran yang dipakai dalam sistem kompresi uap dan mengalami perubahan fasa selama proses refrigerasinya.

Sekunder, yaitu fluida yang mengangkut kalor dari bahan yang sedang didinginkan ke evaporator pada sistem refrigerasi tanpa fluida tersebut mengalami perubahan fasa.

Refrigeran yang banyak dipakai aalah hidrokarbon-fluorin, tetapi ada sejumlah substansi lain yang dapat berfungsi baik sebagai refrigeran, termasuk di dalamnya ikatan-ikatan organik dan hidrokarbon. Dua karakteristik refrigerant yang paling penting adalah ditinjau dari segi keselamtan yaitu pada derajat kemudahan terbakar dan keracunan.

Menurut [K. Handoko, 1979] beberapa persyaratan untuk refrigerant yang baik yaitu : 1. Tidak beracun, tidak berbau dalam semua

keadaan. 2. Tidak dapat terbakar atau terbakar sendiri,

juga bila bercampur dengan udara. 3. Tidak mempunyai daya korosi terhadap logam

yang dipakai. 4. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui. 5. Harganya murah.

II.2.2 Pemilihan Sistem Pendingin Absorpsi

Agar dapat digunakan dalam sistem pendingin absorpsi ada beberapa kriteria yang harus dipenuhi, antara lain : 1. Absorbent harus mempunyai daya ikat yang

cukup kuat untuk mengikat uap refrigerant. 2. Aman, stabil dan anti korosi. 3. Absorbent tidak mempunyai sifat mudah

menguap sehingga uap refrigerant yang meninggalkan generator mengandung sedikit sekali absorbent.

4. Tekanan kerja yang cukup rendah dan mendekati tekanan atmosfir untuk mengurangi berat peralatan dan mencegah kebocoran ke dalam dan ke luar sistem.

5. Refrigeran mempunyai panas laten yang tinggi supaya laju aliran refrigerant tidak terlalu besar.

Karakteristik sistem Ammonia-Air

- Ammonia sebagai refrigerant dan air sebagai absorbent.

- Ammonia bersifat korosif pada bahan tembaga dan paduannya.

- Kapasitas panas laten ammonia tinggi. - Bersifat racun apabila terjadi kebocoran. - Tekanan operasi relatif tinggi. - Air sebagai refrigerant bersifat menguap

sehingga dibutuhkan peralatan tambahan (rectifier, analyzer).

- Mudah didapatkan. Karakteristik sistem Lithium Bromida-Air

- Lithium Bromida sebagai absorbent dapat mengalami pengendapan dan kristalisasi.

- Absorbent tidak mudah menguap sehingga tidak memerlukan peralatan tambahan.

- Tekanan operasi sangat rendah. - Apabila terjadi kebocoran tidak akan

berbahaya, hanya akan terjadi udara akan masuk ke sistem.

- Perbedaan tekanan yang cukup kecil antara bagian bertekanan tinggi dengan bagian bertekanan rendah.

- Mudah didapatkan.

Dari perbedaan karakteristik di atas, lebih disukai penggunaan Lithium Bromida-Air, karena : 1. Biaya instalasi lebih rendah karena tidak

menggunakan rectifier dan analyzer. 2. Tidak berbahaya jika mengalami kebocoran. 3. Tekanan operasi cukup rendah.

II.3 Evaporator. II.3.1 Umum

Evaporator adalah suatu alat di mana bahan pendingin menguap dari carir menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem. Panas tersebut lalu dibawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor. Evaporator sering jug disebut cooling coil, boiler dan lain-lain, tergantung dari

bentuknya. Karena keperluan dari evaporator berbeda-beda, maka evaporator dibuat dalam bermacam-macam bentuk, ukuran dan perencanaan.

Evaporator juga dapat dibagi ke dalam beberapa golongan dilihat dari konstruksinya, cara kerjanya, aliran bahan pendingin, macam pengontrolan bahan pendingin dan pemakaiannya. II.3.2 Tipe Evaporator

Dari pemakaiannya evaporator dibagi menjadi dua : 1. Ekspansi langsung (direct expansion) 2. Ekspansi tidak langsung (indirect expansion)

Evaporator dibagi menjadi dua dari cara kerjanya : 1. Evaporator kering (dry evaporator) 2. Evaporator banjir (flooded evaporator)

Gambar 3. 1 Dry Evaporator

Gambar 3. 2 Flooded Evaporator

Dari konstruksinya terbagi menjadi tiga tipe : 1. Pipa saja (bare tube) 2. Pipa dengan rusuk-rusuk (finned) 3. Permukaan pelat (plate surface) Bare Tube Evaporator Biasanya terbuat dari pipa baja atau tembaga. Pipa baja digunakan untuk evaporator yang berukuran besar dan untuk evaporator yang menggunakan ammonia sebagai refrigerannya. Ukuran, bentuk dan desain dari bare tube evaporator ini tergantung dari aplikasi yang diinginkan.

Finned Evaporator

Rusuk-rusuk digunakan sebagai permukaan pengikat panas kedua, karena pada dasarnya hamper sama dengan bare tube evaporator. Mempunyai pengaruh untuk memperluas permukaan luar dari area evaporator, sehingga dapat meningkatkan efisiensi untuk pendinginan udara.

Dengan menggunakan bare tube evaporator kebanyakan dari udara yang

disirkulasikan di atas koil melewati ruang terbuka di antara pipa ,dan tidak bersentuhan langsung dengan permukaan koil. Ketika ditambahkan rusuk-rusuk koil, fins dapat memperluas ruang terbuka di antara pipa dan berfungsi sebagai pengumpul panas. Ukuran fin tergantung dari aplikasi yang diinginkan oleh desainer. Ukuran ppipa menentukan ukuran dari fin, ukuran pipa yang kecil membutuhkan fin yang kecil pula.

Plate Surface Evaporators Beberapa disusun dari dua lembar pelat

dari logam yang ditimbulkan dan di las bersama untuk menyediakan jalan bagi refrigerant mengalir di antara dua lembar pelat tersebut (gambar 7). Biasanya digunakan untuk refrigerasi rumah tangga dan lemari es, karena mudah dibersihkann, murah, serta tersedia dalam berbagai variasi bentuk.

Gambar 3. 3 Bare tube evaporator yang sering digunakan

(a) Flat Zig Zag Coil (b) Oval Trombone Coil

Gambar 3. 4 Finned Evaporator

III. METODOLOGI

Metodologi yang dipakai untuk penyelesaian tugas akhir ini secara lengkap dapat dilihat pada gambar dibawah dengan tahapan-tahapan seperti berikut :

IV. ANALISA dan PEMBAHASAN IV.1 Data Kapal.

• Nama Kapal : KM.London 4 • Panjang : 20 m • Lebar : 6.5 m • Tinggi : 5 m

Dimensi Palkah • Panjang : 1.8 m • Lebar : 1 m • Tinggi : 2 m • Type Engine : Mitsubishi 6D16-T • Daya Engine : 166 PK • Jumlah kebutuhan es balok : 200 balok • Lama Pelayaran : 7 hari

Gambar 4. 2 KM. London 4

Gambar 4. 1 Palkah KM. London 4

Gambar 3. 6 Diagram Alir Pengerjaan Skripsi

Gambar 3. 5 Plate Surface Evapoarator

IV.2 Desain Evaporator.

Data perencanaan yang digunakan untuk mendesain evaporator adalah sebagai berikut : • Tipe evaporator : bare tube • Temperatur kerja evaporator : 40C • Tekanan kerja evaporator (Pe): 0,0015 KPa • Beban pendingin : 3543,5 Watt • Laju aliran massa refrigeran : 0,0015 Kg/s • Temperatur kerja kondensor : 45 0C • Tekanan kerja kondensor (Pc): 9,58 KPa

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencanakan sebuah evaporator adalah : 1. Koefisien perpindahan panas menyeluruh 2. Luas permukaan perpindahan panas 3. Temperatur kerja evaporator 4. Temperatur udara yang masuk dan keluar

evaporator 5. Panas yang diserap oleh evaporator 6. Kondisi aliran, baik udara maupun refrigeran Dimensi yang direncanakan : Panjang pipa : 14 m Diameter pipa : 0,0127 m Ketebalan pipa refrigeran (X) : 0,001 m Konduktifitas termal pipa (k) : 16 W/m0C

IV.3 Perhitungan Desain Evaporator. IV.3.1 Penentuan t emperatur pe rmukaan

pipa Untuk menghitung temperatur pipa refrigeran

digunakan persamaan berikut :

𝑄𝑄𝑒𝑒 = ∆𝑇𝑇𝑅𝑅𝑡𝑡ℎ

.........................................................4.1

Dimana : Qe : beban pendingin (W) ∆T : perbedaan suhu bagian luar dan dalam (0C) Rth : tahanan termal pipa refrigeran (m20C/W) Sehingga :

Rth = 𝑋𝑋𝐾𝐾

= 0,001 𝑚𝑚16 𝑊𝑊/𝑚𝑚0𝐶𝐶

= 6,25 x 10-5 m2 0C/W Maka :

𝑄𝑄𝑒𝑒 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 ,𝑜𝑜−𝑇𝑇𝑇𝑇 ,𝑖𝑖)𝑅𝑅𝑡𝑡ℎ

Tr,o = qx . Rth + Tr,i = 3543,5 W x 6,25 x 10-5 m20C/W + 4 0C = 4,22 0C

IV.3.2 Penentuan koefisien konveksi dari sisi refrigeran (hr) Harga koefisien penguapan refrigeran

yang mengalir dalam pipa dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 𝐡𝐡𝐡𝐡.𝐃𝐃𝐃𝐃𝐤𝐤

= 𝐨𝐨,𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏[𝐗𝐗𝟒𝟒(𝟏𝟏 − 𝐗𝐗𝟐𝟐)𝟎𝟎,𝟏𝟏𝟏𝟏] �𝐆𝐆𝐡𝐡𝟐𝟐𝐡𝐡𝐡𝐡𝐡𝐡𝐡𝐡𝐠𝐠𝐠𝐠𝐡𝐡

� .𝟎𝟎,𝟒𝟒𝟒𝟒 (𝐏𝐏𝐡𝐡)𝟎𝟎,𝟕𝟕

.....4.2 Dimana : hr : koefisien penguapan refrigeran (W/m2K) Di : diameter dalam pipa (m) K : konduktifitas termal refrigeran (W/mK) X : derajat kekeringan uap Gr: laju flux massa refrigeran (Kg/m2s) hfg : panas laten penguapan (kJ/Kg) 𝜎𝜎 : tegangan permukaan refrigeran (N/m) 𝜌𝜌f: massa jenis refrigeran (Kg/m3) Pr: Prandtl number Laju flux massa refrigeran dapat dicari dengan persamaan :

𝐺𝐺𝑇𝑇 = 𝑚𝑚𝐴𝐴𝑖𝑖

, dengan 𝐴𝐴𝑖𝑖 = 𝜋𝜋4

(𝐷𝐷𝑖𝑖)2

= 𝜋𝜋4

(0,0127 𝑚𝑚 )2

= 1,267 x 10-4 m2

Gambar 4. 3 Engine KM. London 4

Gambar 4. 4 Desain evaporator

𝐺𝐺𝑇𝑇 = 0,0015𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑠𝑠1,267 x 10−4 m2 = 11,8 Kg/m2s

Properties refrigeran pada kondisi temperatur

kerja evaporator 40C dan tekanan 0,82 KPa :

k = 570264000 W/mK

hfg = 2491,3 KJ/Kg

𝜌𝜌f = 1000 Kg/m3

𝜎𝜎 = 0,07508 N/m

Pr = 11,566

Sehingga : hr. Di

k= o, 115[𝑥𝑥4(1 − 𝑥𝑥2)0,11] �

Gr2hfggσρf

� .0,44 (Pr)0,7

Maka : hr. 0,0127 m

570264000 WmK

= 0,115[x4(1

− x2)0,11]

⎣⎢⎢⎡ �11,8 Kg

m2s�2

2491,3 KJKg

10 ms2 . 0,07508 N

m . 1000 Kgm ⎦⎥⎥⎤

0,44

(11,56)0,7

2,23x10−11 hr = 9,52[𝑥𝑥4(1− 𝑥𝑥2)0,11]

0,047 2,23x10−11 hr = 9,52[0,0474(1− 0,0472)0,11]

hr = 1,13x1011 W/m2K IV.3.3 Koefisien p erpindahan pa nas

menyeluruh

𝑈𝑈𝑇𝑇 =1

1ℎ𝑇𝑇 +

𝑋𝑋𝑝𝑝𝑖𝑖𝑝𝑝𝑝𝑝𝑘𝑘𝑝𝑝𝑖𝑖𝑝𝑝𝑝𝑝

+ 𝑋𝑋𝑝𝑝𝑖𝑖𝑇𝑇𝑘𝑘𝑝𝑝𝑖𝑖𝑇𝑇

+ 𝑅𝑅𝑓𝑓 ,𝑇𝑇

… … … … … 4.3

𝑈𝑈𝑇𝑇 =1

1 1,13x1011 W

m2K+ 0,001 m

16 Wm0C

+ 0,03 𝑚𝑚0,6 W

m0C+ 0,0002

𝑈𝑈𝑇𝑇 =1

0,050263 W/m2K = 29,766 W/m2K

IV.3.4 P erhitungan beda temperatur ra ta-rata

logaritmik (∆T LMTD) Untuk menentukan beda temperatur

udara masuk pada evaporator 𝑄𝑄𝑒𝑒 = 𝑚𝑚.𝐶𝐶𝑝𝑝. (𝑇𝑇𝐼𝐼,𝑖𝑖 − 𝑇𝑇𝑇𝑇).................................4.4

𝑇𝑇𝐼𝐼,𝑖𝑖 =3543,5

1,006 𝑥𝑥 4 = 815,4 0𝐶𝐶

∆𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝑇𝑇𝐷𝐷 =∆𝑇𝑇1 − ∆𝑇𝑇2

𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑇𝑇1𝑇𝑇2

Dimana : ∆𝑇𝑇1 = 𝑇𝑇𝐼𝐼,𝑖𝑖 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 = 815,4 0𝐶𝐶 − 40𝐶𝐶

= 811,40𝐶𝐶

∆𝑇𝑇2 = 𝑇𝑇𝐼𝐼,𝑜𝑜 − 𝑇𝑇𝑇𝑇

= 250𝐶𝐶 − 40𝐶𝐶

= 210𝐶𝐶

Maka :

∆𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝑇𝑇𝐷𝐷 =815,40𝐶𝐶 − 210𝐶𝐶

𝑙𝑙𝑙𝑙 815,40𝐶𝐶210𝐶𝐶

=790,40𝐶𝐶

𝑙𝑙𝑙𝑙38,6360𝐶𝐶

=790,40𝐶𝐶3,650𝐶𝐶

= 216,30𝐶𝐶

IV.3.5 P erhitungan p anjang p ipa yan g

dibutuhkan Besarnya luasan yang dibutuhkan untuk penguapan refrigeran pada evaporator ini digunakan persamaan : 𝑄𝑄𝑒𝑒 = 𝑈𝑈𝑇𝑇.𝐴𝐴𝑝𝑝.∆𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝑇𝑇𝐷𝐷 .........................................4.5

𝐴𝐴𝑝𝑝 =𝑄𝑄𝑒𝑒

𝑈𝑈𝑇𝑇 𝑥𝑥 ∆𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝑇𝑇𝐷𝐷

=3543,5 𝑊𝑊

29,766 Wm2K𝑥𝑥 216,30𝐶𝐶

= 0,6 𝑚𝑚2 Sehingga :

Panjang pipa yang dibutuhkan adalah :

𝐿𝐿𝑥𝑥 =𝐴𝐴𝑝𝑝𝜋𝜋𝐷𝐷𝑖𝑖

=0,6 𝑚𝑚2

3,14 𝑥𝑥 0,0127𝑚𝑚

= 14 𝑚𝑚

IV.4 Perhitungan perencanaan pengurangan es balok Jumlah es balok yang akan dikurangi yaitu sebesar 50 buah, dengan berat tiap es balok sebesar 25 kg. Jumlah total es balok : 200 buah Berat @ es balok : 25 kg Berat total es balok : 200 × 25 kg : 5000 kg Jumlah es balok yang direncanakan akan dikurangi oleh sistem pendingin absorpsi, Jumlah : 50 buah Berat es balok : 50 × 25 kg : 1250 kg Prosentasi dari total : (50/200) × 100% : 25% Suhu es mencair : 1,4°C Suhu sistem absorpsi : 4°C

Panas spesifik air : 1 Waku (t) mengubah suhu 1,4°C menjadi 4°C : 64 menit : 3840 s Q = m.c.ΔT = 1250 kg × 1 × (4 - 1,4) = 3250 kkal (1 kkal = 4,1868 kJ) = 13607 kJ Kapasitas = Q/t = 13607/3840 = 3,5435 kJ/s = 3,5435 kW = 3543,5 W Sehingga sistem yang dirancang memiliki kapasitas pendinginan 3,5435 kJ/s pada suhu 4°C.

V. KESIMPULAN dan SARAN V.1 Kesimpulan Dari analisa yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Model fisik evaporator yang dihasilkan memiliki panjang 14m, dengan diameter pipa 12,7 mm dan tebal 1 mm. Jenis yang digunakan adalah bare tube evaporator.

2. Karakteristik dari evaporator yang dihasilkan dalam perhitungan memiliki beban pendingin sebesar 3543,5 watt, dengan tekanan 0,0015 KPa, laju aliran massa refrigeran 0,0015 kg/s dan temperatur 40C.

3. Setelah evaporator dan komponen sistem pendingin absorpsi lainnya dirangkai menjadi

Gambar 4. 5 Evaporator tampak samping

Gambar 4. 6 Evaporator tampak atas

Gambar 4. 7 Hasil desain sistem refrigerasi absorpsi

satu belum dapat di running/diuji coba, sebab terkendala dengan mahalnya harga refrigeran LiBr (lithium Bromida).

4. Melalui penggunaan sistem refrigerasi absorpsi ini didapatkan pengurangan es balok pada kapal perikanan sebesar 25 % dari total penggunaan es balok, yaitu sebesar 50 es balok dengan kapasitas pendingin sebesar 3543,5 watt pada temperatur 40C.

V.2 Saran 1. Perlu adanya kajian lebih lanjut mengenai

refrigeran yang dapat dan efektif digunakan untuk sistem absorpsi, sehingga alat yang dibuat dapat diuji coba secara nyata.

2. Model sistem pendingin absorpsi ini perlu adanya penelitian lebih lanjut agar dapat diaplikasikan pada kapal perikanan.

VI. REFERENSI Supratman Hara,Ir. 1987. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara

Baheramsyah, Alam., S. Sanuri, dan P. Catur. 2006. Perancangan Radiator Dua Kipas Pada Coldbox dengan Media Es Kering. Jurnal Teknologi Permesinan Bangunan Laut : Volume 3 : 23-32

Dedy. 2006. Studi perencanaan evaporator pada sistem pendingin adsorpsi pasangan karbon aktif dan etanol. ITS. Surabaya

www.analytyka.com.mx/tabla%20periodica/

msds/li/lithium%20bromide.htm