mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap...

i

MESIN PENGHASIL AIR AKI DENGAN SISTEM KOMPRESI

UAP MEMPERGUNAKAN PIPA PENCURAH AIR DENGAN

JARAK ANTAR LUBANG 8 MM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana Teknik Mesin

Oleh

PUTU SUDARME

NIM: 135214106

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

ACCUMULATOR WATER PRODUCING MACHINE WITH

STEAM COMPRESSION SYSTEM USING WATER

DROPPING PIPE WITH 8 MM DISTANCE FOR HOLE

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the

Sarjana Teknik in Mechanical Engineering

By

PUTU SUDARME

NIM: 135214106

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


iii


iv


v


vi


vii

ABSTRAK

Air aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan, baik itu

mobil/motor. Semua kendaraan memerlukan air aki untuk dapat menghidupkan

mesin motor/mobil (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Tujuan dari

penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin penghasil air aki (akuades)

yang mempergunakan sistem kompresi uap dan mempergunakan pipa pencurah air.

(b) Mengetahui karakteristik dari mesin kompresi uap yang dipergunakan di dalam

mesin penghasil air aki yang meliputi COPaktual, COPideal, dan efisiensi., (c)

Mengetahui banyaknya air perjam yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki,

untuk berbagai macam variasi Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan

Panas Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin penghasil air

aki bekerja dengan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin siklus kompresi

uap adalah: kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan peralatan tambahan

filter dengan fluida kerja R22a.

Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 185cm x 50cm x 77cm. Penelitian

dilakukan dengan memvariasikan kondisi: (a) kipas bekerja secara terus menerus

tanpa air tercurah melalui pipa pemancur air, (b) kipas bekerja secara terus menerus

dan air tercurah melalui pipa pemancur air, (c) kipas bekerja selang seling secara

terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air,

(d) kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan

air tercurah melalui pipa pemancur air, dan (e) Kipas bekerja selang seling secara

terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur

air.

Mesin penghasil air aki berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Dengan

rentang waktu 60 menit untuk kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah

melalui pipa pemancur air mampu menghasilkan air sebanyak 947 ml, 60 menit

untuk kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur

air menghasilkan air sebanyak 1240 ml. 60 menit untuk kipas bekerja selang seling

secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa

pemancur air menghasilkan air sebanyak 1263 ml, 60 menit untuk kipas bekerja

selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah

melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1160 ml, 60 menit untuk

kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air

tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1107 ml.

Kata Kunci: Mesin Penghasil Air Aki, Sistem Kompresi Uap, Psychrometric Chart.


viii

ABSTRACT

Distilled battery water is an important component in motor vehicle, be it car

or motorcycle. Every motor vehicle needs distilled battery water to turn the engine

on (trigerring current to start the dynamo). The objectives of this research are: (a)

designing and assembling the machine that produces distilled water using steam

compressor system and water pouring pipes, (b) identifying the characteristics of

steam compressor machine used in the water distilling machine consisting of

COPactual, COPideal, and its efficiency, (c) measuring the hourly production of water

– related researches were conducted in the laboratory of caloric movement of

Engineering Study Program of Sanata Dharma University. The water distilling

machine worked in steam compression cycle. The main components of the machine

are compressor, condenser, capillary pipes, evaporator and additional filters of

R22a work fluid.

The machine was assembled in the measurement of p x l x t : 185cm x 50cm

x 77cm. The research was conducted in varied conditions: (a) the fan moved

endlessly without any water poured from the pipes, (b) the fan moved endlessly and

water poured from the pipes, (c) the fan moved consecutively and periodically (5

minutes on and 5 minutes off) and water was poured from the pipes, (d) the fan

moved consecutively and periodically (10 minutes on and 10 minutes off), and (e)

the fan moved consecutively and periodically (15 minutes on and 15 minutes off)

and water was poured from the pipes.

The water distilling machine was successfully operational. For 60 minutes

the fan moved endlessly without water poured from the pipes and the distilled water

produced was 947 ml. For 60 minutes the fan moved endlessly with water poured

from the pipes and the distilled water produced was 1240 ml. For 60 minutes the

fan moved consecutively and periodically (5 minutes on and 5 minutes off) and the

distilled water produced was 1263 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively

and periodically (10 minutes on and 10 minutes off) and the distilled water produced

was 1160 ml. For 60 minutes the fan moved consecutively and periodically (15

minutes on and 15 minutes off) and the distilled water produced was 1107 ml.

Keywords: Water distilling machine, Steam compression system, Psychrometric

chart


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas

limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik

dan tepat pada waktunya.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Prodi

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma untuk mendapat Gelar Sarjana S-1

Teknik Mesin

Berkat bimbingan, nasihat, dan do’a yang diberikan oleh berbagai pihak

akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan juga maksimal.

Oleh karena itu dengan ketulusan dan kerendahan hati, penulis mengucapkan

terimakasih sebesar - besarnya kepada:

1. Sudi mungkasi, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing

Skripsi yang telah memberikan petunjuk, pengarahan, dan saran selama

penyusunan Skripsi ini.

3. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Wayan Putra, Wayan Kartini, selaku orang tua di Lampung yang telah memberi

motivasi dan dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.

5. Sukarno selaku wali orang tua di Yogyakarta yang telah memberi motivasi dan

dukungan kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.

6. Made Sumitre, selaku paman penulis, yang telah memberi semangat dan


x


xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .............................. vi

ABSTRAK ........................................................................................................ vii

ABSTRACT ....................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xviii

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

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

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

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

1.4 Batasan Penelitian ......................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA .................................... 5

2.1 Dasar Teori ................................................................................... 5

2.1.1 Air Aki .............................................................................. 5

2.1.2 Metode Metode Pembuatan Air Aki ................................. 6

2.1.3 Sistem Kompresi Uap ............................................................. 7

2.1.3.1 Komponen-Komponen utama Mesin Kompresi Uap ...... 11


xii

2.1.3.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap ................................. 14

2.1.4 Psychrometric Chart ............................................................. 16

2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam

Psychrometric Chart ..................................................... 19

2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air 24

2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart 25

2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart ......................... 26

2.2 Tinjauan Pustaka ........................................................................ 28

BAB III METODELOGI PENELITIAN ........................................................... 31

3.1 Obyek Penelitian ........................................................................ 31

3.2 Variasi Penelitian ........................................................................ 32

3.3 Alur Pelaksanaan Penelitian ........................................................ 33

3.4 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................... 33

3.4.1 Alat ...................................................................................... 34

3.4.2 Bahan ................................................................................... 36

3.4.3 Komponen Pendukung .......................................................... 41

3.4.4 Alat Bantu dalam Penelitian .................................................. 43

3.5 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki ............................... 45

3.5.1 Proses mengisikan Refrigeran ............................................... 49

3.5.2 Skematik Pengambilan Data ................................................. 51

3.5.3 Langkah-langkah Pengambilan Data ..................................... 53

3.5.4 Cara Menganalisis Hasil Data dan Menampilkan Hasil Data ..54

3.5.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan ............................................. 55

BAB IV DATA PENELITIAN, HASIL PERHITUNGAN, DAN

PEMBAHASAN…………………………………………………………………56

4.1 Data Hasil Penelitian .................................................................. 56

4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap .............................................. 59


xiii

4.2.1 P-h diagram ......................................................................... 59

4.2.2 Perhitungan pada P-h diagram ............................................. 62

4.2.3 Analisis Pada Psychrometric Chart ...................................... 66

4.2.3.1 Perhitungan Pada Psychrometric Chart ......................... 68

4.3 Pembahasan ................................................................................ 71

4.3.1 Pengaruh Penambahan Pipa Pemancur Air Dan ……………..75

Perlakuan Fan Terhadap Kinerja Mesin Siklus Kompresi Uap

4.3.1 Pengaruh Pipa Pemancur Air Dan Kerja Fan Terhadap

Penambahan Kadar Uap Air ................................................ 76

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 80

5.2 Kesimpulan................................................................................. 80

5.2 Saran .......................................................................................... 81

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 82

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


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap ................ 8

Gambar 2.2 Proses kompresi uap pada Diagram P-h ............................................ 8

Gambar 2.3 Proses kompresi uap pada Diagram T-s ............................................ 9

Gambar 2.4 Kompresor ...................................................................................... 12

Gambar 2.5 Kondensor ...................................................................................... 12

Gambar 2.6 Evaporator ...................................................................................... 13

Gambar 2.7 Pipa Kapiler .................................................................................... 13

Gambar 2.8 Psychromtric Chart ........................................................................ 17

Gambar 2.9 Proses-proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart ................... 19

Gambar 2.10 Proses Cooling and Dehumidity .................................................... 20

Gambar 2.11 Proses Heating .............................................................................. 21

Gambar 2.12 Proses Evaporative Cooling .......................................................... 21

Gambar 2.13 Proses Cooling .............................................................................. 22

Gambar 2.14 Proses Humidifying ....................................................................... 22

Gambar 2.15 Proses Dehumidifying ................................................................... 23

Gambar 2.16 Proses Heating and Dehumidifying ............................................... 23

Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying ................................................... 24

Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki ................ 25

Gambar 2.19 Proses penghasilan air aki dari udara dalam Psycometric Chart .... 25


xv

Gambar 3.1 Skematik mesin penghasil air aki .................................................... 31

Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian. ................................................... 33

Gambar 3.3 Papan Dan Triplek .......................................................................... 37

Gambar 3.4 Kompresor ...................................................................................... 37

Gambar 3.5 Kondensor ...................................................................................... 38

Gambar 3.6 Evaporator ...................................................................................... 39

Gambar 3.7 Pipa Kapiler .................................................................................... 39

Gambar 3.8 Filter ............................................................................................... 40

Gambar 3.9 Refrigeran ....................................................................................... 40

Gambar 3.10 Kipas angin outdoor ac dan kipas angin dinding .......................... 41

Gambar 3.11 Pressure Gauge ........................................................................... 41

Gambar 3.12 Pipa PVC ...................................................................................... 42

Gambar 3.13 Elbow (Kiri) dan Tee (Kanan) ....................................................... 42

Gambar 3.14 Pompa air dalam sistem pencurah air. ........................................... 43

Gambar 3.15 Termokopel dan penampil suhu digital.......................................... 44

Gambar 3.16 Hygrometer ................................................................................... 44

Gambar 3.17 Stopwatch ..................................................................................... 45

Gambar 3.18 Gelas ukur .................................................................................... 45

Gambar 3.19 Merancang pipa zigzag pencurah air ............................................. 46

Gambar 3.20 Skematik rancangan pipa pencurah air .......................................... 46

Gambar 3.21 Pemasangan komponen pressure gauge ........................................ 47

Gambar 3.22 Pemotongan papan triplek ............................................................. 47

Gambar 3.23 Pemasangan penutup kompresor .................................................. 48


xvi

Gambar 3.24 Proses pengecatan ........................................................................ 48

Gambar 3.25 Proses pengisian refrigeran ........................................................... 50

Gambar 3.26 Skematik pengambilan data ......................................................... 51

Gambar 4.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air. ........................................................... 59

Gambar 4.2 Psychrometric Chart dengan variasi kondisi kipas on……………...66

selama satu jam menggunakan pancuran air.

Gambar 4.3 Perbandingan Win (kJ/kg) 5 variasi ................................................ 72

Gambar 4.4 Perbandingan Qout (kJ/kg) 5 variasi ................................................ 72

Gambar 4.5 Perbandingan Qin (kJ/kg) 5 variasi ................................................. 73

Gambar 4.6 Perbandingan COPaktual 5 variasi ..................................................... 73

Gambar 4.7 Perbandingan COPideal 5 variasi ..................................................... 74

Gambar 4.8 Perbandingan Efisiensi (%) 5 variasi .............................................. 74

Gambar 4.9 Perbandingan Δw (kgair/kgudara) 5 variasi ........................................ 77

Gambar 4.10 Perbandingan rata-rata air yang dihasilkan untuk lima variasi ...... 78

Lampiran. .......................................................................................................... 83

Gambar A.1 Alat yang digunakan dalam penelitian. ........................................... 83

Gambar A.2 Posisi kompresor ........................................................................... 83

Gambar A.3 Posisi kondensor ............................................................................ 84

Gambar A.4 Rangkaian pipa pemancur air ........................................................ 84

Gambar B.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama………………85

satu jam tanpa pancuran air.

Gambar B.2 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air. ........................................................... 86


xvii

Gambar B.3 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 5

menit selama satu jam menggunakan pancuran air. ........................ 87

Gambar B.4 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off selang waktu 10

menit selama satu jam menggunakan pancuran air. ........................ 88

Gambar B.5 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on/off …………………..89

selang waktu 15 menit selama satu jam menggunakan pancuran air.

Gambar B.6 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

tanpa pancuran air ......................................................................... 90

Gambar B.7 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air ............................................................ 91

Gambar B.8 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off ………….92


Gambar B.9 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off…………..93


Gambar B.10 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on/off…………94


Gambar C. Gambar komposisi air aki……………………………………………95

Gambar C. Gambar hasil tes uji air aki dari Kemenkes RI...…………………….95


xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel yang digunakan untuk mengambil data. .................................... 54

Tabel 4.1 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan tanpa pancuran air ................ 57

Tabel 4.2 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan dengan pancuran air ............. 57

Tabel 4.3 Data untuk hasil rata-rata kipas on/off setiap 5 menit, dan dengan

pancuran air ...................................................................................... 58


pancuran air ...................................................................................... 58


pancuran air ...................................................................................... 59

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem

kompresi uap untuk lima variasi ........................................................ 61

Tabel. 4.7 Data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi ............. 65

Tabel 4.8 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja dan………………67

mesin bekerja tanpa pipa pemancur air selama 1 jam.

Tabel 4.9 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja dan………………67

mesin bekerja menggunakan pipa pemancur air selama 1 jam.

Tabel 4.10 Data Psychrometric Chart pada variasi fan bekerja selama…………67

5 menit dan fan berhenti selama 5 menit dilakukan selama 1 jam serta

menggunakan pipa pemancur.


10 menit dan fan berhenti selama 10 menit dilakukan selama 1 jam

serta menggunakan pipa pemancur.


15 menit dan fan berhenti selama 15 menit dilakukan selama 1 jam

serta menggunakan pipa pemancur.


1

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan, baik itu

mobil/motor. Semua memerlukan air aki untuk dapat menghidupkan mesin

motor/mobil (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Aki mampu mengubah

tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Lead-acid battery dikenal sebagai Accu / Aki,

ditemukan pertama kali di dunia di tahun 1800 oleh Alessandro Volta yang

dilahirkan di Como, Italia tahun 1745. Dengan susunan elemen pertama yang di

buatnya, yang disebut sebagai “voltaic pile” maka dengan begitu ditemukan

pembangkit listrik yang praktis untuk pertama kali.

Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah tentang ketersediaan air aki yang

kurang memadai, sedangkan pengguna kendaraan motor dan mobil saat ini semakin

bertambah bahkan tidak menutup kemungkinan akan selalu bertambah dari tahun

ke tahun, dengan demikian kebutuhaan air aki akan selalu meningkat. Jika

persedisaan air aki berkurang maka masyarakat akan kesulitan untuk mendapatkan

air aki tersebut dan kendaraan akan sulit untuk digunakan bahkan bisa merugikan

masyarakat luas, khususnya yang memiliki kendaraan.

Dilihat dari segi teknologi ada beberapa cara pembuatan air aki, yaitu dengan

penyulingan destilasi (mendidihkan air dan kemudian mengembunkannya) dan

dengan cara kimiawi yaitu menambahkan zat kimia di air yang kemudian akan

dilarutkan oleh zat kimia tertentu sehingga menjadi murni dengan cara mengambil


2

embunan air yang menguap setelah dididihkan di atas kompor lalu disaring menjadi

air murni. Namun cara tersebut belum bisa diterima oleh masyarakat karena butuh

waktu yang lama untuk hasil air aki yang diinginkan, boros energi, harga bahan

yang dibutuhkan untuk membuatnya masih cukup mahal. Sehingga hanya

masyarakat yang berkecukupan dan memiliki banyak waktu luang yang bisa

membuatnya.

Untuk meningkatkan persediaan air aki (air akuades) bagi pengguna kendaraan

khususnya motor dan mobil, maka diperlukan suatu teknologi tepat guna, berupa

mesin penghasil air aki (air akuades). Berdasarkan uraian di atas, maka penulis

bermaksud untuk merancang dan melakukan penelitian mengenai alat penghasil air

aki dengan mempergunakan mesin yang bekerja dengan sistem kompresi uap dan

mempergunakan pipa pencurah air.

1.2 Rumusan Masalah

Di pasaran sulit ditemukan mesin yang dipergunakan untuk menghasilkan air

aki (air akuades). Oleh karenanya diperlukan suatu inovasi baru untuk membuat

mesin yang dapat menghasilkan air aki (air akuades). Penulis tertarik untuk

melakukan inovasi mesin penghasil air aki (air akuades) dengan mempergunakan

mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap dan peralatan pencurah air.


3

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

a. Merancang dan merakit mesin penghasil air aki (air akuades) yang

mempergunakan sistem kompresi uap dengan menambahkan peralatan pipa

pencurah air.

b. Mengetahui karakteristik dari mesin kompresi uap yang dipergunakan didalam

mesin penghasil air aki yang meliputi COP actual, COP ideal, dan efisiensi.

c. Mengetahui banyaknya air perjam yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki,

untuk berbagai macam variasi.

1.4 Batasan Masalah

Batasan-batasan yang diambil pada penelitian ini adalah :

a. Mesin penghasil air aki mempergunakan mesin yang bekerja dengan

mempergunakan siklus kompresi uap dengan komponen utama sebagai berikut :

1. kompresor dengan daya 1 PK, kondisi bekas.

2. kondensor, jenis pipa bersirip, kondisi bekas.

3. pipa kapiler, Ø :0,53 inch.

4. evaporator, jenis pipa bersirip, kondisi bekas.

b. Mesin menggunakan komponen mesin siklus kompresi dari mesin AC 1 PK.

c. Pipa pencurah air tersebut dari pipa PVC dengan diameter ¾ inch.

d. Jarak lubang pencurah air pada pipa 8 mm dengan diameter lubang 2 mm

dengan jumlah lubang air sebanyak 378 lubang.

e. Daya kipas setelah kondensor 40 watt, dan daya setelah evaporator 35 watt.

f. Daya pompa untuk sirkulasi air 125 watt.


4

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai

berikut:

a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan melakukan penelitian

tentang mesin penghasil air aki dengan mempergunakan mesin yang bekerja

dengan sistem kompresi uap.

b. Dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang

mesin penghasil air aki (air akuades) dengan mempergunakan energi listrik.

c. Dapat menemukan teknologi tepat guna berupa mesin penghasil air aki.

d. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang mesin penghasil air aki dengan

sistem kompresi uap yang dapat ditempatkan di Perpustakaan.


5

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Air Aki

Air aki berasal dari air destilasi (aquadest), air aki adalah air murni tidak

mengandung logam, berbahan dasar air PDAM atau sumur tapi telah melewati

proses pemurnian dengan cara penyulingan atau proses demineralisasi. Proses

penyulingan adalah proses dimana air diuapkan kemudian diembunkan dengan

melalui proses pendinginan. Sedangkan proses demineralisasi dilakukan dengan

menyaring atau mencampur air dengan cairan kimia untuk memisahkan unsur

logamnya. Biasanya air aki yang dijual bebas dipasaran diperoleh dari hasil proses

demineralisasi. Proses penyulingan membutuhkan waktu yang lama. Air aki yang

didapat lewat penyulingan disebut aquadest.

a. Air aki botol merah

Cairan yang berada dibotol merah disebut zuur, biasanya digunakan pada saat

pengisian pertama aki. Unsur kimia yang terkandung adalah H2SO4, air aki botol

merah bukan merupakan aquadest.

b. Air aki botol biru

Cairan yang berada dibotol biru berisi air murni atau air yang telah melewati

penyulingan. Air ini memiliki unsur H2O dan berguna untuk menambah air aki.

Tetapi apabila sulit mendapatkan air aki ini maka air mineral dapat digunakan

sebagai keadaan darurat.


6

2.1.2 Metode Metode Pembuatan Air Aki

Seiring dengan bertambahnya jumlah permintaan air aki oleh masyarakat

banyak orang yang membuat sebuah trobosan baru untuk mengembangkan

pengetahuan yang didapat dalam menghasilkan air aki. Dapat dipandang ada

banyak metode-metode penghasil air aki baik secara alami adapun penghasil air aki

(a) menggunakan destilasi (penyulingan), (b) proses demineralisasi.

a. Pembuatan Air Aki Dengan Destilasi

Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia

berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau

didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih.

Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini

kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik

didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Proses destilasi didahului dengan

penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap

yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan

destilat. Pada prinsipnya destilasi merupakan cara untuk mendapatkan air bersih

melalui proses penyulingan air kotor. Kelebihan hasil air aki dengan destilasi adalah

kecepatan dehidrasi diketahui, suhu konstan dapat dipertahankan, waktunya cepat,

alatnya sederhana, pengaruh RH lingkungan bisa dikurangi, dan lebih teliti

dibanding metode oven. Adapun kekurangannya adalah adanya droplet air pada sisi

tabung, pelarut mudah terbakar, pelarutnya mungkin beracun, beberapa komponen

alkohol, gliserol mungkin ikut terdestilasi, dan seringkali terjadi kesalahan dalam

membaca meniscus.


7

b. Pembuatan Air Aki Dengan Demineralisasi

Proses demineralisasi adalah sebuah proses penghilangan kadar garam dan

mineral dalam air melalui proses pertukaran ion (ion exchange process) dengan

menggunakan media resin/softener anion dan kation. Proses ini mampu

menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi (ultrapure water)

dengan jumlah kandungan kandungan ionik dan an-ionik nya mendekati angka nol

sehingga mencapai batas yang hampir tidak dapat dideteksi lagi. Kekurangan dan

kelebihan proses demineralisasi adalah sebagai berikut:

1. Investasi awal yang dibutuhkan untuk proses ini lebih murah jika dibandingkan

dengan aplikasi water treatment system lainnya seperti reverse osmosis.

2. Aplikasi ini tidak membutuhkan terlu banyak tempat untuk instalasinya.

3. Biaya yang ditimbulkan untuk proses regenerasi atau pergantian media resin

jika dikalkulasikan untuk jangka waktu satu tahun cukup besar sehingga

membutuhkan anggaran yang bersifat rutin atau regular.

2.1.3 Sistem Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan siklus mesin pendingin yang menggunakan

proses penguapan dalam menyerap panas dan proses pengembunan dalam

melepaskan panas dengan menggunakan media pendingin refrigeran. Refrigeran

yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated

fluorocarbons (CFCs disebut juga freon): R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, R-134a,

dan Musicool. Peralatan utama meliputi: kompressor, kondensor, katup evaporator,

dan ekspansi/pipa kapiler. Secara skematik rangkaian komponen siklus kompresi

uap disajikan pada Gambar 2.1.


8

Gambar 2.1 Skematik mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap

Dalam siklus ini refrigeran bertekanan rendah dikompresi oleh kompresor

sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi. Uap bertekanan tinggi

kemudian diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam

kondensor.

Gambar 2.2 Proses kompresi uap pada Diagram P-h

Win

Qout

Qin

Pre

ssu

re

Enthalpy

2

4

a

Kompresor

Pipa

kapiler

b c

d

Kondensor

Evaporator

Qout

Qin

Win

1

3


9

Gambar 2.3 Proses kompresi uap pada Diagram T-s

Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses

yaitu:

a. Proses Kompresi 1 – 2 merupakan proses kompresi kering

Proses kompresi terjadi pada kompresor, dimana refrigeran dalam bentuk uap

panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran

akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan

lebih tinggi dari temperatur lingkungan (refrigeran mengalami fasa superheated/gas

panas lanjut)

b. Proses (2-2a) penurunan suhu gas panas lanjut

Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas

lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan sampai titik gas jenuh. Proses (2-2a)

berlangsung pada tekanan yang konstan.

Qin

Qout

Win T

emper

atu

re

Entropi


10

c. Proses (2a-3a) merupakan proses kondensasi

Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Proses

ini berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor

dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara

lingkungan.

d. Proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut

Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari

keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan.

Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar-benar dalam

fase cair.

e. Proses (3-4) Penurunan tekanan

Proses ini terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran

berubah fase dari cair menjadi fase cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini,

temperatur refrigeran juga mengalami penurunan.

f. Proses (4-1a) merupakan proses evaporasi atau penguapan

Pada proses ini refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke

evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan

sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses

berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang

tetap.


11

g. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut

Pada proses ini saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian

mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase

refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian

refrigeran sebelum masuk kompresor benar-benar dalam fase gas. Proses

berlangsung pada tekanan konstan.

2.1.3.1 Komponen Komponen utama Mesin Kompresi Uap

Pada umumnya mesin yang bekerja dengan siklus kompresi uap terdapat

beberapa komponen yang paling penting yang membantu proses kerja siklus

kompresi uap adapun komponen-komponennya: (a) kompresor yang berfungsi

untuk menaikan tekanan dengan mensirkulasi refrigeran, (b) kondensor yang

berfungsi untuk melepas panas ke udara luar, (c) pipa kapiler yang berfungsi untuk

menurunkan tekanan, (d) evaporator yang berfungsi untuk menyerap kalor yang

berada diruangan atau benda tertentu (e) filter yang berfungsi untuk menyaring

kotoran yang berda didalam cairan refrigeran. Berikut penjelasan mengenai

komponen-komponen mesin yang bekerja pada siklus kompresi uap:

a. Kompresor

Kompresor pada komponen ini berfungsi menaikan tekanan refrigeran dari

tekanan rendah ke tekanan tinggi. Cara kerja kompresor adalah menghisap

sekaligus memompa refrigeran sehingga terjadi sirkulasi refrigeran yang mengalir

dari pipa-pipa pada mesin kompresi uap. Contoh kompresor adalah reciprocating

dan rotary.


12

Gambar 2.4 Kompresor

b. Kondensor

Kondensor pada siklus kompresi uap merupakan komponen yang berfungsi

untuk mendinginkan gas refrigeran yang bertekanan dan bersuhu tinggi setelah

melalui kompresor. Karena terjadi kondensasi di kondensor maka refrigeran akan

mengalami perubahan wujud dari yang semula gas menjadi cair. Makin besar

jumlah panas yang dilepaskan oleh kondensor maka makin besar pula efek

mendinginkan yang diperoleh dari evaporator.

Gambar 2.5 Kondensor

c. Evaporator

Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase refrigeran dari gas

menjadi cair. Pada saat proses memerlukan energi kalor, energi kalor diambil dari


13

lingkungan sekeliling evaporator. Proses penguapan refrigeran pada evaporator

belangsung pada suhu dan tekanan yang tetap.

Gambar 2.6 Evaporator

d. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi, alat ekspansi ini mempunyai

kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran, menurunkan suhu sampai

minus dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran yang

memasuki pipa kapiler dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari

gesekan dan percepatan refrigeran. Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan

berdasarkan kapasitas pendinginan.

Gambar 2.7 Pipa kapiler


14

2.1.3.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap

Berdasarkan Gambar 2.2 p-h diagram dan Gambar 2.3 T-s diagram dapat

dihitung besarnya Win, Qin, Qout, COPideal, COPaktual, dan Efisiensi.

a. Kerja Kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan

(2.1) :

12 hhWin … (2.1)

Pada Persamaan (2.1) :

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat

dihitung dengan Persamaan (2.2) :

32 hhQout …. (2.2)


Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg

h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg


15

c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator dapat


41 hhQin ….(2.3)


Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi

saat masuk kompresor, kJ/kg

h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi

saat masuk pipa kapiler, kJ/kg

d. COP aktual mesin siklus kompresi uap (COPactual)

COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin kompresi uap adalah

perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang

diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin kompresi uap dapat


12

41

hh

hh

W

QCOP

in

inaktual

…. (2.4)


Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg


16

e. COP ideal mesin siklus kompresi (COPideal)

COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin penghasil air

aki, dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :

ec

eideal

TT

TCOP

…. (2.5)


Te : suhu evaporator, K

Tc : suhu kondensor, K

f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ)

Efisiensi siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.6) :

%100xCOP

COP

ideal

aktual … (2.6)


Ƞ : efisiensi mesin siklus kompresi uap.

COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap.

COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin siklus kompresi uap.

2.1.4 Psychrometric Chart

Psychometric chart merupakan tampilan secara grafikal thermodinamik udara

yang meliputi hubungan antara suhu, kelembaban, enthalpi, kandungan uap air dan

volume spesifik. Dalam Psychometric chart ini dapat langsung diketahui nilai

properti berbagai parameter udara secara cepat dan presisi. Untuk mengetahui nilai


17

dari properti -properti bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut

sudah diketahui. Contoh gambar dari Psychometric chart dapat dilihat pada Gambar

2.8.

.

Gambar 2.8 Psychromtric Chart

Parameter-parameter udara Psychometric chart meliputi : (a) dry-bulb

temperature (Tdb), (b) wet-bulb temperature (Twb), (c) dew-point temperature (Tdp),

(d) specific humidity (W), (e) relative humidity (%RH), (f) enthalpy (H), (g) volume

spesifik (SpV).

a. Dry-bulb Temperature (Tdb)

Tdb adalah suhu udara ruang yang diperoleh dari pengukuran temperatur

dengan kondisi bulb kering. Tdb diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari

garis sumbu mendatar yang terletak di bagian bawah chart. Tdb ini merupakan


18

ukuran panas sensibel, perubahan Tdb menunjukkan adanya perubahan panas

sensibel.

b. Wet-bulb Temperature (Twb)

Twb adalah suhu udara yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan

thermometer dengan kondisi bulb basah. Twb diplotkan sebagai garis miring ke

bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak dibagian samping kanan chart.

Twb ini merupakan ukuran panas (enthalpi), perubahan Twb menunjukan adanya

perubahan panas total.

c. Dew-point Temperature (Tdp)

Tdp adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan pengembunan ketika

didinginkan. Tdp ditandai sebagai titik sepanjang saturasi. Pada saat udara ruang

mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya Tdp sama dengan Twb demikian pula Tdp.

Tdp merupakan ukuran dari panas laten yang diberikan dari system, adanya

perubahan Tdp menunjukan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan

kandungan uap air di udara.

d. Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap

kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering).

e. Relative Humidity (%RH)

RH merupakan perbandingan jumlah air yang terkandung dalam udara dan

jumlah air maksimal yang dapat dikandung oleh udara yang ada pada disuatu ruang

atau lokasi tertentu pada suhu yang ditinjau. 100% RH berarti saturasi dan

diplortkan menurut garis saturasi.


19

f. Enthalpi (H)

Entalpi adalah jumlah panas total yang di miliki oleh campuran udara dan uap

air persatuan massa, dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.

g. Volume Spesifik (SpV)

Volume Spesifik (SpV) adalah volume udara campuran dengan satuan meter

kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan meter kubik udara kering

atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.

2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric chart

Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai

berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and

dehumidify), (b) proses pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan

menaikkan kelembaban (evaporative cooling), (d) proses pendinginan (cooling), (e)

proses humidify, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan

kelembaban (heating and dehumidify), (h) proses pemanasan dan menaikkan

kelembaban (heating and humidify).

Gambar 2.9 Proses-proses yang terjadi dalam Psychrometric chart.


20

a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify)

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor

sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan

penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola

basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.

Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan, tergantung dari prosesnya.

Gambar 2.10 Proses Cooling and dehumidity

b. Proses pemanasan (heating)

Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara.

Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur

bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan

kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami

penurunan.


21

Gambar 2.11 Proses Heating

c. Proses pendinginan (evaporative cooling)

Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke

udara sehingga suhu udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan

temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif,

terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Sedangkan temperatur

titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan.

Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan.

Gambar 2.12 Proses Evaporative cooling

d. Proses pendinginan (cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara

sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi

penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun


22

terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik

embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart

adalah garis horizontal ke arah kiri.

Gambar 2.13 Proses Cooling

e. Proses Humidifying

Proses Humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa

merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik

embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah

garis vertikal ke arah atas.

Gambar 2.14 Proses Humidifying


23

f. Proses dehumidifying

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada

udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, suhu

bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric chart

adalah garis vertikal ke arah bawah.

Gambar 2.15 Proses Dehumidifying

g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying)

Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan

kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban

spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif, terjadi peningkatan suhu

bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah kearah kanan bawah.

Gambar 2.16 Proses Heating and Dehumidifying


24

h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini

terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering.

Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.

Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying

2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air

Proses-proses yang terjadi di dalam mesin penghasil air aki disajikan pada

Gambar 2.18. Udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) guna

mendapatkan pengkondisian udara. Proses (heating) berlangsung di dalam

kondensor, kemudian udara dikondisikan melalui proses humidifying (penaikkan

kadar uap air) dan pendinginan (evaporative cooling) untuk mendapatkan suhu

rendah. Proses berlangsung dengan mempergunakan pipa pencurah air. Selanjutnya

udara akan dihembuskan dengan kipas menuju evaporator untuk mendapatkan

proses penurunan suhu dan proses pengembunan di evaporator (proses pendinginan

dan pengembunan). Air hasil embunan di evaporator, dialirkan ke tempat

penampungan air.


25

Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki

2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart

Proses penghasilan air aki dapat disajikan dalam psychrometric chart. Gambar

2.19 bagian proses pembuatan air aki.

Gambar 2.19 Proses penghasilan air aki dari udara dalam psycometric chart.

Keterangan pada Gambar:

a. Proses 1-2 proses pemanasan (heating) yang dilakukan oleh kondesor.

b. Proses 2-3 proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) yang dilakukan

oleh pencurah air.

Dry-Bulb Temperature

1 2

3 4

5 6

WB

ΔW

WA

Pem

ancu

r ai

r

Evap

ora

tor

(Proses Heating) (Proses evaporative

cooling)

)

(Proses pendinginan

dan Pengembunan)

Ko

nden

sor

(Gelas ukur)


26

c. Proses 3-4 proses pendinginan udara yang dilakukan oleh evaporator.

d. Proses 4-6 proses pendinginan dan pengembunan udara yang dilakukan oleh

evaporator.

2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart

Dari data-data yang ada di Psychrometric chart dapat dihitung (a) laju aliran

massa yang diembunkan, (b) besarnya massa air yang dihasilkan perjamnya

persatuan massa udara, (c) laju aliran massa udara, (d) debit aliran udara.

a. Laju aliran massa air yang diembunkan

Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan

Persamaan (2.7):

t

mm air

air

… (2.7)

Pada Persamaan (2.7)

airm

= Laju aliran massa air, kg/jam

airm = Jumlah air yang dihasilkan, kg

t = Selang waktu yang digunakan, jam

b. Pertambahan kandungan uap air persatuan massa udara pada proses

penghasilan air aki dapat dihitung dengan Persamaan (2.8) :

AB www …(2.8)

Pada Persamaan (2.8):

w = Pertambahan kandungan uap air, kg/kg

Aw = Kelembaban spesifik setelah keluar evaporator, kg/kg


27

Bw = Kelembaban spesifik udara setelah masuk evaporator, kg/kg

c. Laju aliran massa udara

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.9):

AB

airudara

ww

mm

… (2.9)

pada Persamaan (2.9):

Aw = Kelembaban spesifik udara masuk evaporator, kg/kg

Bw = Kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator, kg/kg

m udara = Laju aliran massa udara, kg/jam

m air = Laju alian massa air , kg/jam

d. Debit aliran udara

Debit aliran udara dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.10):

udara

udaram

…(2.10)


debit = Debit aliran udara, kg/jam

udaram

= Laju aliran massa udara, kg/jam

udara = Massa jenis udara, 1,2 kg/m3


28

2.2 Tinjauan Pustaka

Hangga Hiranandani Tanusekar, Alexander Tunggul Sutanhaji (2014)

merancang dan menguji kinerja alat desalinasi sistem penyulingan menggunakan

panas matahari dengan pengaturan tekanan udara. Tujuan penelitian ini adalah

merancang dan membuat alat desalinasi air laut yang dapat digunakan untuk

penjernihan atau pemurnian air dengan memanfaatkan energi matahari dan

melakukan uji kinerja alat yang dirancang. Tujuan dari menurunkan tekanan

adalah menurunkan titik didih zat cair untuk mempercepat laju penguapan.

Pengujian ini menggunakan alat desalinasi yang telah dibuat, alat desalinasi ini

memiliki daya tampung bahan 80 liter dengan dimensi 100 cm x 80 cm x 20 cm.

Selama pengujian, tekanan udara alat desalinasi diatur pada tekanan -5 cmhg, -7,5

cmhg, -10 cmhg. Hasil pengujian alat desalinasi selama 6 hari dengan titik

pengambilan data pada pukul 10.00 WIB, 11.00 WIB, 12.00 WIB dan 13.00 WIB

diperoleh hasil maksimal pada perlakuan volume air laut 40 liter dan suhu air laut

47 ᵒC dengan tekanan -10 cmhg didapatkan laju penguapan 305,76 ml/jam.

Galuh. R. W (2013) pada penelitiannya yang berjudul Penggunaan Refrigeran

R22 Dan R134a pada Mesin Pendingin dikatakan refrigeran memiliki sifat

karakteristik yang berbeda yang mempengaruhi efek refrigerasi dan koefeisien

prestasi yang dihasilkan. R22 adalah refrigeran yang memiliki karakteristik yang

baik pada mesin pendingin, sedangkan R134a adalah refrigeran yang lebih ramah

terhadap lingkungan. Kedua refrigerant tersebut banyak digunakan karena dapat

menghasilkan efek refrigerasi dan COP (koefisien prestasi) yang cukup baik. Dan

hasil yang didapat adalah pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja


29

kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan

sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan dan

karakteristik dari R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja

masing- masing refrigeran. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada

R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah

lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.

Suryadimal dan Marthiana (2013) meneliti performa mesin pendingin

menggunakan refrigeran R22 dan R134a dengan variasi bukaan katup pada fan

kondensor (1/4, 2/4, 3/4, dan 4/4.) dengan mengamati nilai COP yang dihasilkan

dari refrigeran tersebut. Hasil penelitian menunjukkan nilai COP tertinggi untuk

R22 terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai COP 3,66 dan nilai terendah

terdapat pada bukaan katup 3/4 dengan nilai COP 3,53. Nilai COP tertinggi untuk

R134a terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai 3,82 dan nilai terendah terdapat

pada bukaan katup 4/4 dengan nilai COP 3,59. Hasil ini menunjukkan bahwa

penggunaan R22 lebih baik digunakan dengan variasi bukaan katup fan kondensor

1/4 karena menghasilkan nilai COP yang tinggi.

Prasetya dan Putra (2013) meneliti laju pendinginan kondensor pada mesin

pendingin difusi absorpsi R22-DMF dengan cara mendesain ulang generator pada

mesin pendingin difusi absorpsi yang menggunakan refrigeran R22-DMF serta

penambahan fan di kondensor. Variasi laju pendinginan pada kondensor menjadi

pembanding dalam penelitian ini. Hasil yang diperoleh dari pengujian untuk variasi

laju pendinginan dari 0,711 m/s hingga 2,291 m/s yaitu semakin tinggi laju

pendinginan maka semakin baik performa pada sistem. Kapasitas pendinginan


30

optimal ialah 143 W, COP tertinggi 0,96, laju alir massa refrigeran terbesar ialah

0,72 gram/s, dan circulation ratio terendah yaitu 2,11.


31

31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin penghasil air aki dengan

sistem kompresi uap mempergunakan pipa pencurah air dengan jarak antar lubang

8 mm yang dibuat dalam 1 (satu) rangka. Panjang mesin 1,85 m, lebar mesin 0,5 m

dan tinggi mesin 0,71 m. Gambar 3.1 menunjukkan skematik dari mesin penghasil

air aki yang digunakan untuk penelitian.

Gambar 3.1 Skematik mesin penghasil air aki.

Keterangan Gambar 3.1 adalah berkut :

a. Kompresor

b. Kondensor

c. Pipa kapiler

Air

c

b

f

a

d

h

e

e

g


32

d. Evaporator

e. Kipas angin

f. Pipa pancuran

g. Pompa air

h. Gelas ukur

3.2 Variasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan kondisi kipas pada evaporator

dan air.

Variasi Keterangan

1 Kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui pipa

pemancur air.

2 Kipas bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa

pemancur air.

3 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (5 menit on 5 menit

off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.

4 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10 menit on 10

menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.

5 Kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15

menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air.


33

3.3 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mesin penghasil air aki disajikan dalam Gambar

3.2.

Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian.

Uji coba

Mulai

Perancangan mesin penghasil air aki

Persiapan bahan dan alat

Proses pembuatan mesin penghasil air aki dan pembuatan pipa

pancuran air

Pemvakuman dan pengisian refrigeran R22

Pada mesin dengan siklus kompresi uap

Pengambilan data

Pengolahan, analisis data,

pembahasan kesimpulan dan saran

Tidak baik

Selesai

Baik

Variasi 1 s.d. 5


34

3.4 Alat dan Bahan Penelitian

Dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki diperlukan alat-alat bantu dan

bahan-bahan penelitian.

3.4.1 Alat

Adapun alat yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pengering pakaian

sistem tertutup adalah sebagai berikut:

a. Gergaji Kayu

Gergaji kayu digunakan untuk memotong papan kayu dan memotong triplek

yang digunakan untuk membuat tempat penampung air dan mesin penghasil air aki,

dan memotong pipa pvc untuk pancuran air

b. Bor Listrik

Bor listrik digunakan untuk membuat lubang, pembuatan lubang digunakan

untuk pemasangan baut maupun pemasangan paku

c. Obeng dan Kunci Pas

Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan sekrup atau baut.

Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Sedangkan kunci pas dan

ring digunakan untuk mengencangkan baut.

d. Meteran

Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses

pembuatan lemari pengering meteran paling banyak digunakan untuk mengukur

kebutuhan panjang kayu, papan, triplek maupun pipa.


35

e. Pisau cutter

Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda seperti memotong lakban

dan tali rapiah.

f. Lakban

Lakban digunakan untuk mentup dan celah-celah pada tempat penamung air

dan penutup mesin agar udara tidak bisa masuk, dan agar tidak terjadi kebocoran

pada saat proses pelembaban.

g. Tang Kombinasi

Tang kombinasi digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat agar

bagian tertentu pada mesin penghasil air aki.

h. Tube cutter

Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil dari

pemotongan pipa lebih baik dan mempermudah proses pengelasan.

i. Tube expander

Tube expander atau pelebar pipa digunakan untuk mengembangkan ujung pipa

tembaga agar antara pipa dapat tersambung dengan baik.

j. Gas Las Hi-Cook

Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan pipa-

pipa tembaga komponen lainnya mesin penghasil air aki.

k. Bahan Las

Bahan las yang digunakan dalam proses penyambugan pipa kapiler yaitu

menggunakan kawat las kunigan, dan borak. Borak berfungsi untuk menyambung


36

antara tembaga dan besi, penggunaan borak sebagi tambahan pengelasan bertujuan

agar sambungan lebih merekat.

l. Metil

Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa

kapiler. Dosois pemakaian yaitu sebanyak 1 tutup botol metil.

m. Pompa Vakum

Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak dalam

sistem mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini agar tidak

menganggu dan menyumbat refrigerant pada saat mesin penghasil ai dijalankan.

Karna uap air yang berlebih pada sistem pendinginan dapat membeku dan

menyumbat filter ataupun menyumbat pipa kapiler.

3.4.2 Bahan

Bahan atau komponen yang digunakan pada pembuatan mesin penghasil air aki

antaralain, sebagai berikut:

a. Papan dan Multiplek

Papan digunakan untuk membuat bagian lemari untuk menggantung pakaian.

Sedangkan multiplek adalah triplek yang berlapis-lapis digunakan sebagai casing

luar untuk aliran udara yang disirkulasikan ulang setelah melewati lemari

pengering.


37

Gambar 3.3 Papan dan Triplek

b. Kawat dan Paku

Kawat digunakan untuk mengikat rangka bagian bawah mesin pengering guna

memperkuat sambugan. Paku berguna untuk menyambung papa maupun triplek

pada saat membuat tempat penampung air dan mesin penghasil aki.

c. Kompresor

Kompresor merupakan unit yang berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran

dari tekanan rendah ke tekanan rendah ketekanan tinggi. Pada penelitian ini peneliti

menggunakan kompresor kondisi bekas dengan jenis rotary QK208PBD dengan

daya 1 HP.

Gambar 3.4 Kompresor


38

d. Kondensor

Kondensor merupakan komponen yang sistem kerja yaitu merubah fase

refrigeran dari gas menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair

diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor.

Kondensor yang digunakan yaitu jenis pipa U bersirip dengan diameter pipa 1 cm,

panjam 33 cm, lebar 22 cm, tinggi 33 cm, banyaknya sirip 132 lembar, jarak antara

sirip 4 mm, 18 lintasan pipa, bahan pipa terbuat dari tembaga dan bahan dari sirip

terbuat dari almunium.

Gambar 3.5 Kondensor

e. Evaporator

Evaporator adalah tempat terjadinya refrigeran berubah fase refrigeran dari gas

menjadi cair. Evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah evaporator

sirip, agar pada saat mesin melakukan proses pengerinag udara yang mengandung

air dapat diembunkan. Evaporator yang digunakan yaitu jenis pipa U bersirip

dengan diameter pipa 1 cm, panjang 60 cm, lebar 20 cm, tinggi 30 cm.


39

Gambar 3.6 Evaporator

f. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah suatu alat ekspansi, komponen ini berfungsi untuk

menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum

masuk ke evaporator. Pipa kapiler yang digunakan berbahan tembaga dengan

diameter pipa 0,5 inch dan 0,7 inch dengan panjang total pipa 5cm.

Gambar 3.7 Pipa Kapiler

g. Filter

Filter adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring kotoran, agar tidak

terjadi penyumbatan dipipa kapiler, seperti kotoran akibat dari korosi, serbuk-

serbuk sisa pemotongan dan uap air yang berada didalam pipa kapiler. Filter yang

digunakan berdiameter 15 mm dan panjang 8 cm.


40

Gambar 3.8 Filter

h. Refrigeran

Refrigeran adalah jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin.

Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar.

Jenis refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah R22.

Gambar 3.9 Refrigeran

i. Kipas

Kipas digunakan untuk mengsirkulasikan udara panas didalam sistem kerja

mesin penghasil air aki dan udara dari hasil pelembaban. Kipas angin yang

digunakan adalah kipas angin outdor AC dan kipas aing indoor merek maspion A4

dengan daya 25W.


41

Gambar 3.10 Kipas Angin Outdoor AC dan Kipas Angin Dinding

j. Pressure Gauge

Pressure Gauge digunakan untuk mengukur tekanan kerja refrigeran dalam

sistem pendinginan, pengukuran tekanan kerja diukur sitem kerja evaporator dan

kerja kompresor.

Gambar 3.11 Pressure Gauge

3.4.3 Komponen Pendukung

a. Pipa PVC

Pipa PVC digunakan sebagai saluran untuk menambah kadar uap air yang

dihisap oleh kondensor. Pipa PVC akan dilubangi dengan jarak dan jumlah lubang

tertentu.


42

Gambar 3.12 Pipa PVC

b. Elbow dan Tee

Elbow dan tee digunakan untuk menyalurkan aliran dalam pipa. Elbow untuk

membelokkan air yang mengalir di dalam pipa dengan sudut 45°, sedangkan tee

untuk mempercabangkan aliran menjadi 2 aliran.

Gambar 3.13 Elbow (kiri) dan Tee (kanan)

c. Pompa air

Pompa air digunakan untuk memompa air ke pipa PVC dan menghisap air yang

ada dibak penampung air atau sumber air. Pompa dapat membuat sirkulasi air pada

mesin ini.


43

Gambar 3.14 Pompa air dalam sistem pencurah air.

d. Isolasi TBA

Isolasi TBA digunakan untuk memperkuat dan mempererat sambungan antara

pipa dengan elbow atau tee.

3.4.4 Alat Bantu dalam Penelitian

Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu untuk melakukan

penelitian berikut alat-alat penelitian yang dipakai:

a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital

Termokopel berfungsi untuk mengetahui perbedaaan suhu yang terjadi pada

saat mesin pengering melakukan kerja. Cara kerjanya adalah dengan meletakan atau

menggantung bagian ujung dari termokopel pada tempat yang ingin diukur

suhunya. Maka, suhu akan terlihat pada layar penampil suhu digital. Sebelum

digunakan termokopel dikalibrasi terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai yang

lebih akurat.


44

Gambar 3.15 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

b. Hygrometer

Hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban dan suhu pada saat

pengujian berlangsung, hygrometer juga digunakan untuk mengetahui suhu udara

kering dan suhu udara basah. Dalam penelitian ini hygrometer yang digunakan

bukan yang digital.

Gambar 3.16 Hygrometer

c. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan pengujian

mesin penghasil air aki, lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan

data adalah setiap 5 menit sampai 1 jam.


45

Gambar 3.17 Stopwatch

d. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengetahui hasil air yang didapat dari mesin

penghasil air aki pada saat penelitian sedang berlangsung

Gambar 3.18 Gelas ukur

3.5 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki

Langkah-langkah yang dilakukan pada saat pembuatan mesin penghasil air aki

adalah sebagai berikut:

a. Merancang skematik mesin penghasil air aki.


46

b. Membuat tempat penampung air dan mesin penghasil air aki sesuai dengan

ukuran yang ditentukan.

c. Pemasangan komponen-komponen mesin siklus kompresi uap yang terdiri dari:

kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, dan filter.

d. Merancang pipa berbentuk zigzag untuk aliran air, agar air dapat dipancurkan

melalui lubang pada pipa pada mesin penghasil air aki.

Gambar 3.19 Merancang pipa zigzag pencurah air

Gambar 3.20 Skematik rancangan pipa pencurah air

e. Pemasangan rancangan pipa dengan tempat penampung air dan mesin kompresi

uap dalam satu tempat.

f. Pemasangan kipas pada komponen siklus kompresi uap.

8 mm

90 cm

Ø 2 mm

Ø ¾ inch

32

cm

7

,5 c

m


47

g. Pemasangan pipa kapiler, pipa tembaga dan pengelasan sambungan antara pipa

tembaga.

h. Pemasangan pressure gauge

Gambar 3.21 Pemasangan komponen pressure gauge

i. Proses pemotongan papan triplek dengan ukuran tertentu.

Gambar 3.22 Pemotongan papan triplek

j. Proses pemakuan dan pembautan pada ceasing mesin penghasil air aki.

k. Proses pemasangan lakban guna mengurangi kebocoran pada ceasing mesin

penghasil air aki.

l. Pemasangan penutup kompresor pada mesin penghasil air aki, guna menghidari

adanya udara masuk.


48

Gambar 3.23 Pemasangan penutup kompresor

m. Pemasangan kelistrikan dan perkabelan mesin siklus kompresi uap.

n. Pemasangan kelistrikan kipas pada komponen mesin siklus kompresi uap.

o. Proses pengecatan casing mesin penghasil air aki.

Gambar 3.24 Proses pengecatan

3.5.1 Proses mengisikan Refrigeran

Sebelum melakukan pengisian refrigeran ada beberapa proses yang perlu

dilakukan antaralain (a) proses pemetilan, (b) proses pemvakuman dan (c) proses

pengisian refrigeran R22 adapun penjelasannya sebagai berikut

a. Proses pemetilan


49

Proses pemetilan adalah pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang

pada evaporator dengan cara yaitu:

1. Hidupkan kompresor dan buka tutup pentil tersebut.

2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.

3. Kemudian berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler,

kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut.

4. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.

b. Proses pemvakuman

Proses pemvakuman merupakan proses menghilangkan udara, uap air dan

kotoran (korosi), yang terjebak dalam mesin siklus kompresi uap. Berikut langkah-

langkah pemvakuman yang dilakukan:

1. Perisapkan pressure gauge dengan 1 selang (low pressure), yang dipasang pada

pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang (high pressure) yang dipasang

pada tabung refrigeran.

2. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran tabung

refrigeran diposisikan tertutup.

3. Hidupkan kompresor, maka secara otomatis yang terjebak dalam siklus akan

keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar

filter.

4. Pastikan udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikannya dengan cara

menyalakan korek api dan ditaruh didepan ujung potongan pipa kapiler.

5. Pada jarum pressure gauge menunjuk ke angka 0 Psia.


50

6. Kemudian untuk mengecek kebocoran sambungan pada pipa dengan air busa

sabun. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan

tersebut masih terjadi kebocoran.

7. Setelah diketahui tidak terdapat kebocoran, langkah selanjutnya adalah dengan

mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.

c. Proses Pengisian Refrigeran R22

Untuk melakukan pengisisan refrigeran pada mesin dengan siklus kompresi

uap, tersapat beberapa langkah, seperti berikut:

1. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low pressure) pada

katup pengisisan katup tengah pressure gauge, dan ujung selang satunya

disabungkan ke tabung refrigeran R22.

Gambar 3.25 Proses pengisian refrigeran

2. Hidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran secara perlahan-

lahan. Setelah tekanan pada pressure gauge berada pada tekanan yang

diinginkan maka tutup keran pada tabung refrigeran.

3. Setelah selesai melakukan pengisian lepaskan selang pressure gauge dan cek

lubang katub, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk mengetahui

kebocoran yang terjadi.

Katup pengisian refrigeran


51

3.5.2 Skematik Pengambilan Data

Gambar 3.26 menunjukan posisi dimana alat-alat ukur penelitian ditempatkan.

Gambar 3.26 Skematik pengambilan data

Keterangan Gambar 3.26 Skematik pengambilan data:

a. T1 (TA)

Hygrometer ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara basah (Twb) dan

temperature udara kering (Tdb) udara luar.

b. T2 (TB)

Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi

setelah kondensor.

c. T3 (TC)


udara sebelum evaporator.

Air

b a

d

e

f

c

(T1) (T2) (T3) (T4) (T5)

P1

P2

10 cm 114 cm 17 cm 27 cm 16 cm 25 cm


52

d. T4 (TEvap)


udara setelah evaporator.

e. T6 (TE)

Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara kering pada kondisi udara

setelah fan evaporator.

f. P1 (Pevap)

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja evaporator pada saat

mesin penghasil air aki bekerja.

g. P2 (Pcomd)

Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja kondensor pada saat

mesin penghasil air aki bekerja.

3.5.3 Langkah-langkah Pengambilan Data

Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengambil data pada saat penelitian

dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Penelitian dilakukan di Lab Perpindahan Kalor.

2. Mengkalibrasi termokopel sebelum digunakan.

3. Meletakan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditetapkan.

4. Mengisi air pada tempat penampungan air pada mesin penghasil air aki.

5. Menyalakan pompa air.

6. Menyalakan mesin penghasil air aki.

7. Menyalakan kipas yang berada pada posisi setelah evaporator.

8. Catat tekanan pada P1 dan P2 kemudian tutup kembali.


53

9. Atur stopwatch dari 0 dan ukur waktu sampai 5 menit.

10. Data yang perlu dicatat setiap 5 menit adalah :

Twb : Suhu udara basah (ᴼC)

Tdb= T1 : Suhu udara kering (ᴼC)

TB = T2 : Temperatur udara setelah melewati kondensor (ᴼC)

TC = T3 : Temperatur udara sebelum melewati evaporator (ᴼC)

TD = T4 : Temperatur udara setelah melewati evaporator (ᴼC)

TE = T5 : Temperatur udara setelah melewati fan evaporator (ᴼC)

Pevap : Tekanan refrigeran pada evaporator (Psia)

Pcond : Tekanan refrigeran pada kondensor (Psia)

11. Hasil dari data yang diperoleh dijumlahkan dengan hasil dari kalibrasi alat bantu

Table 3.1 Tabel yang digunakan untuk mengambil data.

No Waktu TA TB

(ᴼC)

TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC) Pcond Pevap

Jumlah

air

(menit)

Twb

(ᴼC)

Tdb

(ᴼC) (Psia) (Psia) (ml)


54

3.5.4 Cara Menganalisis Hasil Data dan Menampilkan Hasil Data

Cara yang digunakan untuk menganalisis dan menampilkan data yaitu sebagai

berikut:

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1.

Kemudian hitung rata-rata dari percobaan setiap variasinya.

b. Untuk dapat menggunakan P-h diagram maka tekanan refrigeran Pcond dan Pevap

harus dikonversikan dari satuan Psia ke Bar.

c. Selanjutnya mencari suhu kerja kondensor (TCond) dan suhu kerja evaporator

(TEvap) dengan menggunakan P-h diagram. Kemudian setelah mendapatkan

suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor, kemudian menghitung massa

air yang berhasil diuapkan (Δw) menggunakan Psychrometric Chart.

d. Mencari suhu kerja persatuan massa refrigeran, (Win).

e. Mencari kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout).

f. Mencari kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin).

g. Mencari nilai COPaktual dan COPideal pada mesin penghasil air aki.

h. Mencari efisiensi pada mesin penghasil air aki (ƞ).

i. Menghitung air yang dihasilkan pada mesin penghasil air aki.

j. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil perhitungan, maka digambarkan

dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan

mengacu pada tujuan penelitian.


55

3.5.5 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Dari analisis yang dilakukan akan didapatkan suatu kesimpulan. Kesimpulan

merupakan hasil dari analisis penelitian yang dilakukan pada mesin penghasil air

aki, dan kesimpulan harus sesuai dengan tujuan dari penelitian.


56

56

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin penghasil air aki dengan sistem

kompresi uap dengan variasi kondisi awal kipas setelah evaporator pada posisi on,

dan kipas setelah evaporator pada kondisi off, dan dengan perbandingan tidak

menggunakan pencurah air meliputi : (TA) kelembaban udara kering (Tdb) dan

udara basah sebelum melewati kondensor (Twb), suhu pada kondisi udara setelah

kondensor (TB), suhu pada kondisi udara sebelum evaporator (TC), suhu pada

kondisi udara setelah evaporator (TD), suhu pada kondisi udara setelah fan

evaporator (TE), tekanan refrigeran pada evaporator (Pevap), tekanan refrigerant pada

kondensor (Pcond) dan. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk setiap variasi,

kemudian menghitung hasil rata-ratanya. Hasil rata-rata dari pengambilan data

disajikan pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.5.


57

Tabel 4.1 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan tanpa pancuran air.

Tabel 4.2 Data untuk hasil rata-rata kipas on, dan dengan pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC)

TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond

Pevap

Jumlah

air

(menit)

Twb

(ᴼC)

Tdb

(ᴼC) Psia Psia (ml)

0 25 27 47 43 14 31 310 40 0

5 25 27 48 43 15 31 310 40 87

10 25 27 48 43 19 31 313 40 190

15 25 27 48 43 18 29 313 40 253

20 25 27 48 43 19 30 320 40 320

25 25 27 48 44 18 31 313 40 393

30 25 27 49 43 19 30 317 40 473

35 25 27 48 43 18 29 317 40 553

40 25 27 49 43 18 30 322 40 640

45 25 27 49 44 19 30 322 40 723

50 25 27 49 43 18 28 318 40 800

55 25 27 48 43 18 28 318 40 878

60 25 27 48 43 19 29 318 40 947

Rata-

rata

25 27 48 43 16 30 317 40 73

Waktu TA TB

(ᴼC)

TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond

Pevap

Jumlah

air

(menit)

Twb

(ᴼC)

Tdb


0 25 27 43 35 7 28 303 40 0

5 25 27 43 36 7 28 303 40 97

10 25 27 43 36 8 29 303 40 200

15 25 27 43 36 9 28 307 40 300

20 25 27 43 36 9 29 303 40 400

25 25 27 43 36 10 28 307 40 507

30 25 27 42 36 10 29 307 40 607

35 25 27 42 36 11 28 307 40 700

40 25 27 43 36 12 28 307 40 803

45 25 27 43 36 13 27 307 40 900

50 25 27 43 36 13 28 307 40 1007

55 25 27 44 35 11 28 310 40 1127

60 25 27 43 37 10 28 310 40 1240

Rata-

rata

25 27 43 36 10 28 306 40 95


58


pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC)

TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond

Pevap

Jumlah

air

(menit)

Twb

(ᴼC)

Tdb


0 25 27 48 39 11 28 303 35 0

5 25 27 49 39 12 28 303 35 93

10 25 27 49 39 11 29 307 35 200

15 25 27 50 39 12 26 310 36 293

20 25 27 49 40 11 27 313 36 425

25 25 27 50 40 13 26 310 36 500

30 25 27 49 40 14 28 313 36 600

35 25 27 50 39 15 27 313 36 700

40 25 27 50 39 13 28 313 38 793

45 25 27 49 39 13 27 310 38 897

50 25 27 50 39 14 28 310 38 1030

55 25 27 49 40 13 27 310 38 1127

60 25 27 50 40 14 28 310 38 1263

Rata-

rata

25 27 49 39 13 28 310 37 97


pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC)

TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond

Pevap

Jumlah

air

(menit)

Twb

(ᴼC)

Tdb

(ᴼC) Psia Psia

(ml)

0 24 26 46 40 10 25 303 35 0

10 24 26 46 40 10 25 303 35 200

20 24 26 45 38 9 27 303 35 393

30 24 26 45 39 11 27 297 35 607

40 24 26 44 39 13 27 307 37 757

50 24 26 43 40 13 26 307 37 913

60 24 26 42 38 11 27 307 37 1160

Rata-

rata

24 26 44 39 11 26 304 36 166


59


pancuran air.

4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap

4.2.1 P-h diagram

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan dengan membuat P-

h diagram berdasarkan data yang telah didapatkan.

Gambar 4.1 P-h diagram dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air.

Waktu TA TB

(ᴼC)

TC

(ᴼC)

TD

(ᴼC)

TE

(ᴼC)

Pcond

Pevap

Jumlah

air

(menit)

Twb

(ᴼC)

Tdb


0 25 27 40 39 12 28 300 30 0

15 25 27 40 39 12 29 300 30 253

30 25 27 41 40 10 28 300 30 610

45 25 27 42 39 11 28 283 30 833

60 25 27 42 39 11 28 290 30 1107

Rata-

rata

25 27 41 39 11 28 293 30 221


60

Gambar 4.1 menggambarkan P-h diagram pada variasi fan bekerja selama 1 jam

serta menggunakan pipa pemancur air, variasi ini dilakukan selama 1 jam dan akan

digunakan dalam contoh analisis dan perhitungan. Data yang digunakan dalam

menggambar P-h diagram yaitu tekanan kondensor (Pcond), tekanan evaporator

(Pevap), suhu kering udara setelah melewati kondensor (TB), suhu udara kering

setelah melewati evaporator (TD). Sedangkan data yang akan didapatkan adalah

suhu kerja kondensor (Tcond), suhu kerja evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran

saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (h2), nilai

entalpi refrigeran saat keluar kondensor (h3) dan nilai entalpi refrigeran saat masuk

evaporator (h4). Beberapa satuan dari data penelitian harus dikonversikan

mengikuti satuan pada gambar P-h diagram yang digunakan.

Untuk mencari suhu kerja (Tevap) evaporator dan (Tcond) kondensor dapat

menggunakan diagram P-h. Dengan mengetahui tekanan refrigeran yang melalui

evaporator dan kondensor maka dapat diketahui rata-rata suhu kerja evaporator dan

suhu kerja kondensor dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan

pancuran air.

P1 = (40 + 14,7) Psia x 0,0689

= 3,8 Bar

P2 = (310 + 14,7) Psia x 0,0689

= 22,1 Bar

Dari P-h diagram yang telah digambarkan pada Gambar 4.1, dengan variasi

kipas on selama 1 jam menggunakan pemancur air untuk tekanan evaporator 3,8

Bar menghasilkan suhu kerja evaporator (Tevap) = -8 ᴼC dan untuk tekanan


61

kondensor 22,1 Bar menghasilkan suhu kerja kondensor (Tkond) = 56 ᴼC, dan

menghasilkan nila- nilai entalpi refrigerant pada sistem kompresi uap yang meliputi

: (h1)= 402,0 kJ/kg, (h2)= 450 kJ/kg, (h3)=273,6 kJ/kg, (h4)= 273,6 kJ/kg.

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem

kompresi uap untuk lima variasi.

Tabel lanjutan 4.6 Data hasil perhitungan nilai- nilai entalpi refrigerant pada sistem

kompresi uap untuk lima variasi.

No

variasi Tekanan (Bar) Suhu

(˚C)

Pemancur air Kipas Pcond Pevap Tevap Tcond

1 Tanpa pancuran air On 60 menit 33,8 3,8 -8 57,3

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 22,1 3,8 -8 56

3 Dengan pancuran

air

On/off setiap 5

menit 22,4 3,5 -10,4 56,5

4 Dengan pancuran

air

On/off setiap 10

menit 22 3,5 -10,4 55,8

5 Dengan pancuran

air

On/off setiap 15

menit 21,2 3,1 -13,7 54,3

No

variasi h1

( kj/kg)

h2

( kj/kg)

h3

( kj/kg)

h4

( kj/kg) Pemancur air Kipas

1 Tanpa pancuran

air On 60 menit 402,0 450 273,6 273,6

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 402,0 448 271,8 271,8

3 Dengan pancuran

air

On/off setiap

5 menit 401,0 450 272,6 272,6

4 Dengan pancuran

air

On/off setiap

10 menit 401,0 447 271,5 271,5

5 Dengan pancuran

air

On/off setiap

15 menit 399,7 451 269,3 269,3


62

4.2.2 Perhitungan pada P-h diagram

Pada P-h diagram didapatkan beberapa data yang digunakan untuk mengetahui

kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), energi kalor yang diserap

evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), energi kalor yang dilepas kondensor

persatuan massa refrigeran (Qout), COPactual, COPideal dan efisiensi siklus kompresi

uap ( ). Contoh perhitungan diambil dari variasi kipas bekerja selama 1 jam serta

menggunakan pipa pemancur air yang dilakukan selama 1 jam.

a. Menghitung kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor dapat dihitung dengan Persamaan (2.1). Sebagai contoh untuk

mencari rata-rata kerja kompresor (Win) dengan kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air adalah sebagai berikut:

kgkJhhWin /)( 12

kgkJ /)2,402448(

kgkJ /46

b. Energi kalor yang dilepas kondensor (Qout)

Besarnya kalor yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan Persamaan (2.2).

Sebagai contoh untuk mencari rata-rata energi kalor yang dilepas kondensor (Qout)

dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air adalah sebagai

berikut:

kgkjhhQout /)( 32

kgkj /)8,271448(

kgkj /2,176


63

c. Menghitung energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Besarnya panas yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan Persamaan

(2.3). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata energi kalor yang diserap oleh

evaporator (Qin) dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan pancuran

air adalah sebagai berikut:

kgkjhhQin /)( 41

kgkj /)8,271402(

kgkj /2,130

d. Menghitung COP aktual (COPactual)

COP aktual (Coefficient of Performance) nilai COP mesin siklus kompresi uap

dapat dihitung dengan Persamaan (2.4). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata

nilai COP aktual (COPaktual) dengan kondisi kipas on selama satu jam menggunakan

pancuran air adalah sebagai berikut:

ininaktual WQCOP /

)()( 1241 hhhh

46/2,130

83,2

e. Menghitung COP ideal mesin siklus kompresi uap (COPideal)

Dalam P-h diagram telah didapatkan nilai Tcond = 58 C dan Tevap= -6 C. Dalam

perhitungan COPideal, satuan suhu yang digunakan adalah Kelvin (K). Cara

mengonversikan C ke K adalah dengan Persamaan 2.5.


64

273 CK (2.5)


K = nilai suhu dalam satuan Kelvin

C = nilai suhu dalam satuan Celcius

Dengan menggunakan Persamaan (2.5) dapat dihitung:

KT

T

CT

cond

cond

cond

329

27356

56

KT

T

CT

evap

evap

evap

265

2738

8

Jadi, didapatkan nilai Tcond= 329K dan nilai Tevap= 265K.

Nilai COPideal yang dapat dicapai oleh mesin bersiklus kompresi uap

dihitung menggunakan Persamaan 2.5.

evapcond

evap

idealTT

TCOP

15,4

265329

265

ideal

ideal

COP

COP

f. Menghitung Efisiensi mesin siklus kompresi uap ( )

Efisiensi mesin siklus kompresi uap adalah persentase perbandingan antara

COPaktual dengan COPideal dan dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.6.

%100xCOP

COP

ideal

aktual


65

Pada perhitungan sebelumnya telah didapatkan bahwa nilai COPactual= 2,83 dan

nilai COPideal= 4,15, maka:

%68

%10015,4

83,2

x

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi.

Tabel 4.7 Lanjutan data hasil perhitungan pada P-h diagram untuk lima variasi.

No

variasi Win

(kJ/kg)

Qout

(kJ/kg)

Qin

(kJ/kg) pancuran air kipas

1 Tanpa pancuran

air On 60 menit 48 176,4 128,4

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 46 176,2 130,2

3 Dengan pancuran

air

On/off setiap 5

menit 49 177,4 128,4

4 Dengan pancuran

air

On/off setiap 10

menit 46 175,5 129,5

5 Dengan pancuran

air

On/off setiap 15

menit 51,3 181,7 130,4

No

variasi

COPaktual COPideal

Efisiensi

pancuran air kipas

1 Tanpa pancuran

air On 60 menit 2,68 4,06 66%

2 Dengan pancuran

air On 60 menit 2,83 4,15 68%

3 Dengan pancuran

air

On/off setiap 5

menit 2,62 3,93 67%

4 Dengan pancuran

air

On/off setiap 10

menit 2,62 3,98 71%

5 Dengan pancuran

air

On/off setiap 15

menit 2,54 3,82 67%


66

4.2.3 Analisis Pada Psychrometric Chart

Dalam psychrometric chart, data yang diperlukan dari data penelitian. Suhu pada

kondisi udara luar (TA), suhu pada kondisi udara setelah kondensor (TB), suhu pada

kondisi udara sebelum evaporator (TC), suhu pada kondisi setelah evaporator (Tdb),

(TD), suhu kerja pada evaporator (Tevap) dan suhu kerja pada kondensor (Tcond)

adalah yang diperlukan untuk menggambarkan Psychrometric Chart.

Gambar 4.2 Psychometric Chart dengan variasi kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air.

Data yang diperoleh pada psychrometric chart antara lain dry-bulb temperature

(Tdb), wet-bulb temperature (Twb), specific humidity (w), volume spesifik (v), entalpi

(h), dan kelembaban relatif (RH). Untuk mempermudah melihat perbandingan data

yang lebih jelas pada setiap variasi, data ditampilkan pada Tabel 4.8-Tabel 4.12.


67

Tabel 4.8 Data psychrometric chart pada variasi fan bekerja dan mesin bekerja

tanpa pipa pemancur air selama 1 jam

TITIK Tdb

(˚C)

Twb

(˚C)

RH

(%)

w

(kg/kg)

v

(m3/kg)

h

(kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 48 29,8 27 0,0192 93 98

C 43 29,8 47 0,0212 93 98

D 16 16 100 0,0115 83 45

Tabel 4.9 Data psychrometric chart pada variasi fan bekerja dan mesin bekerja

menggunakan pipa pemancur air selama 1 jam.

TITIK Tdb

(˚C)

Twb

(˚C)

RH

(%)

w

(kg/kg)

v

(m3/kg)

h

(kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 43 29,8 35 0,0192 92,5 98

C 36 29,8 59 0,0222 91 98

D 10 10 100 0,0078 81 30

Tabel 4.10 Data psychrometric chart pada variasi fan bekerja selama 5 menit dan

fan berhenti selama 5 menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa

pemancur.

TITIK Tdb

(˚C)

Twb

(˚C)

RH

(%)

w

(kg/kg)

v

(m3/kg)

h

(kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 49 30 27 0,0192 94 100

C 39 30 52 0,0232 92 100

D 13 13 100 0,0095 82 37


68



pemancur.

TITIK Tdb

(˚C)

Twb

(˚C)

RH

(%)

w

(kg/kg)

v

(m3/kg)

h

(kJ/kg)

A 26 24 84 0,0180 84 72

B 44 28,2 32 0,0180 92.5 92

C 39 28,2 32 0,0202 91.5 92

D 11 11 100 0,0082 80 32



pemancur.

TITIK Tdb

(˚C)

Twb

(˚C)

RH

(%)

w

(kg/kg)

v

(m3/kg)

h

(kJ/kg)

A 27 25 85 0,0192 87 75

B 41 28,5 39 0,0192 92 92

C 39 28,5 47 0,0202 91,5 92

D 11 11 100 0,0082 82 32

4.2.3.1 Perhitungan Pada Psychrometric Chart

Pada Psychrometric Chart data-data yang dapat dihitung, Pertambahan

kelembaban yang dihasilakan (∆w), menghitung laju aliran massa air yang

diembunkan ( airm

), menghitung massa udara yang diembunkan ( udaram

) dan

menghitung kecepatan aliran udara ( udarav ). Contoh perhitungan diambil dari

variasi kipas bekerja selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur air yang

dilakukan selama 1 jam.


69

a. Menghitung laju aliran massa air yang diembunkan ( airm

)

Laju aliran massa air yang diembunkan, dapat dihitung dengan Persamaan

(2.7). Sebagai contoh untuk mencari rata-rata laju aliran massa dengan kondisi

kipas on selama satu jam menggunakan pancuran air adalah sebagai berikut :

jam

kgmair

1

240,1

jamkgm airair /240,1

b. Massa air yang berhasil diembunkan persatuan massa udara )( w dapat

dihitung menggunakan Persamaan (2.8). Sebagai contoh perhitungan pertambahan

kelembaban yang dihasilkan dengan kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pemancur air sebagai berikut :

)( BA www

)0078,00223,0( w

kgkgw /0145,0

c. Menghitung laju aliran massa udara ( udaram

)

Massa air yang diembunkan, dapat dihitung dengan persamaan (2.9). Sebagai

contoh untuk mencari rata-rata massa air dengan kondisi kipas on selama satu jam

menggunakan pancuran air adalah sebagai berikut:

AB

airudara

ww

mm

0078,00223,0

/240,1

jamkgmudara

kgkg

jamkgmudara

/0145,0

/240,1


70

jamkgmudara /5,85

d. Menghitung debit aliran udara ( debit )

Debit aliran udara, dapat dihitung dengan Persamaan (2.10). Sebagai contoh

untuk mencari rata-rata kecepatan aliran udara dengan kondisi kipas on selama satu

jam menggunakan pancuran air adalah sebagai berikut:

udara

udaramdebit

3/2,1

/5,85

mkg

jamkgdebit

jam

m3

3,71

Untuk mempermudah melihat perbandingan hasil perhitungan yang lebih jelas

untuk lima variasi, data ditampilkan pada Tabel 4.13.

Tabel 4.13 Data perhitungan psychrometric chart untuk lima variasi.

No variasi ∆w

(kgair/kgudara) airm

(kg/jam)

udaram

(kg/dtk)

debit

(kg/jam)

1 kipas On 60 menit ,

air off 0,0098 0,947 96,6 80,5

2 kipas On 60 menit,

air on 0,0145 1,24 85,5 71,3

3 Kipas on/off setiap

5 menit, air on 0,014 1,263 90,2 75,2


10 menit, air on 0,012 1,16 96,7 80,6


15 menit, air on 0,0122 1,107 90,7 75,6


71

4.3 Pembahasan

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin penghasil air

aki dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik. Dan dari penelitian

yang dilakukan, diperoleh data berupa suhu kerja evaporator (Tevap), suhu kerja

kondensor (Tcond), tekanan kerja evaporator tekanan masuk kompresor (P1) dan

tekanan keluar kompresor (P2) yang kemudian dapat digunakan untuk

menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h. Hasil yang didapat dari

diagram P-h berupa nilai entalpi yang dapat dilihat pada Tabel 4.6 untuk lima

variasi penelitian. Dari data entalpi yang didapat maka dapat diperoleh nilai kerja

kompresor (Win), nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor (Qout), nilai kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh

evaporator (Qin), Coefficient of Performance Actual (COPaktual), Coefficient of

performance Ideal (COPideal), dan nilai efisiensi (η). Untuk mempermudah melihat

perbandingan nilai-nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 4.3-

Gambar 4.8.


72

020406080

100120140160180200220240

1

Qou

t(k

J/k

g)

kipas On 60 menit , air off kipas On 60 menit, air on

Kipas on/off setiap 5 menit, air on Kipas on/off setiap 10 menit, air on

Kipas on/off setiap 15 menit, air on

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

Win

(kJ

/kg

)




Gambar 4.3 Perbandingan Win (kJ/kg) 5 variasi

Gambar 4.4 Perbandingan Qout (kJ/kg) 5 variasi


73

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1

Qin

(k

J/k

g)




0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

1

CO

Pak

tual




Gambar 4.5 Perbandingan Qin (kJ/kg) 5 variasi

Gambar 4.6 Perbandingan COPaktual 5 variasi


74

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1

CO

Pid

eal




0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

1

Efi

sien

si (

%)




Gambar 4.7 Perbandingan COPideal 5 variasi

Gambar 4.8 Perbandingan Efisiensi (%) 5 variasi


75

4.3.1 Pengaruh penambahan pipa pemancur air dan perlakuan fan terhadap

kinerja mesin siklus kompresi uap

Pada Gambar 4.3 data penelitian nilai kerja kompresor, variasi fan bekerja dan

mesin bekerja tanpa pipa pemancur air memerlukan energi yang lebih rendah.

Sedangkan variasi fan bekerja 15 menit dan fan berhenti selama 15 menit

memerlukan energi yang lebih tinggi dibanding variasi yang lainnya. Hal ini

dikarenakan energi yang dibutuhkan sesuai dengan keadaan variasi mesin. Apabila

mesin bekerja pada keadaan normal, maka energi yang dibutuhkan tidak terlalu

tinggi.

Pada Gambar 4.3-Gambar 4.8 menampilkan bahwa ketika fan bekerja secara

terus menerus selama 1 jam, maka udara panas yang dihasilkan oleh kompresor dan

kondensor akan dihisap keluar menuju udara yang lebih rendah suhunya. Semakin

besar perbedaan suhu antara 2 lingkungan, maka semakin besar pula energi yang

dibutuhkan. Energi kalor yang dibutuhkan kondensor untuk bekerja paling kecil

pada variasi fan bekerja 15 menit dan fan berhenti selama 15 menit, sedangkan

energi kalor lebih banyak dibutuhkan pada variasi fan bekerja menggunakan pipa

pemancur air. Hal ini sesuai dengan persamaan konveksi. Dimana laju perpindahan

panas atau kalor akan semakin tinggi jika perbedaan suhu bernilai besar, karena

nilai kalor yang tinggi, maka nilai energi kalornya pun tinggi.

Pada nilai COPaktual dan COPideal mesin siklus kompresi uap, nilai COPaktual

tertinggi pada variasi fan bekerja selama 1 jam dan menggunakan pipa pemancur

air. Sedangkan yang paling rendah adalah variasi fan bekerja 15 menit dan fan

berhenti 15 menit selama 1 jam. Dan nilai COPideal tertinggi pada variasi fan


76

bekerja 10 menit dan fan berhenti 10 menit selama 1 jam dan menggunakan pipa

pemancur air sedangkan yang paling rendah adalah variasi fan bekerja selama 1 jam

dan menggunakan pipa pemancur air. Nilai COP dipengaruhi oleh nilai entalpi dan

kondisi mesin. COPaktual adalah COP yang sebenarnya dilakukan oleh mesin yang

berarti energi yang diserap di evaporator dibandingkan kerja kompresor. Sedangkan

COPideal adalah COP yang dipengaruhi oleh suhu evaporasi dan suhu kondensasi.

Variasi yang memiliki nilai COP lebih tinggi maka memiliki suhu evaporasi yang

tinggi dan energi yang diserap di evaporator lebih tinggi pula, begitu sebaliknya.

Variasi kerja fan berpengaruh terhadap kinerja mesin, ketika mesin bekerja dengan

keadaan yang konstan, maka dapat memberikan hasil yang baik. Tetapi ketika

mendapat pengaruh kerja fan dengan sistem on off selama 15 menit, akan membuat

kerja mesin kurang maksimal karena menghasilkan suhu kerja yang berbeda dalam

jangka waktu yang cukup lama.

4.3.2 Pengaruh pipa pemancur air dan kerja fan terhadap penambahan kadar

uap air

Pada psychrometric chart penambahan kadar uap air paling besar adalah pada

variasi fan bekerja selama 5 menit dan fan berhenti bekerja selama 5 menit dengan

menggunakan pipa pemancur air. Hal ini disebabkan karena kipas bekerja tidak

terlalu lama sehingga kandungan uap air yang ada didalamnya semakin banyak.

Pada penelitian ini fan bekerja dan berhenti dalam selang waktu 5 menit merupakan

waktu yang cukup baik untuk meningkatkan kandungan uap air. Semakin cepat fan

tidak dinyalakan, maka semakin banyak kandungan uap air pada kondisi tersebut.

Hal ini terbukti pada variasi fan bekerja dan mesin bekerja selama 1 jam dan tanpa


77

0,0098

0,0143 0,0144

0,012 0,0122

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0,014

0,016

1

ΔW

(k

gair

/kg

ud

ara

)




menggunakan pipa pemancur air yang mendapatkan penambahan kandungan uap

air paling sedikit. Perbandingan penambahan uap air untuk setiap variasi dapat

dilihat pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Perbandingan Δw (kgair/kgudara) 5 variasi

Dari Tabel 4.1 s/d Tabel 4.5 dapat diketahui bahwa mesin penghasil air aki

yang dibuat mampu menghasilkan air. Jumlah air yang dihasilkan dengan rentang

waktu 60 menit untuk kipas bekerja secara terus menerus tanpa air tercurah melalui

pipa pemancur air mampu menghasilkan air sebanyak 947 ml, 60 menit untuk kipas

bekerja secara terus menerus dan air tercurah melalui pipa pemancur air

menghasilkan air sebanyak 1240 ml. 60 menit untuk kipas bekerja selang seling

secara terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa

pemancur air menghasilkan air sebanyak 1263 ml, 60 menit untuk kipas bekerja

selang seling secara terus menerus (10 menit on 10 menit off) dan air tercurah

melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1160 ml, 60 menit untuk


78

-1000

100200300400500600700800900

10001100120013001400150016001700

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Mil

ilit

er

Waktu (s)

kipas on selama 1 jam tanpa pancuran

kipas on selama 1 jam dengan pancuran

0100200300400500600700800900

10001100120013001400150016001700

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Mil

ilit

er

Waktu (s)

kipas on/off setiap 5 menit, selama 1 jam dengan pancuran



kipas bekerja selang seling secara terus menerus (15 menit on 15 menit off) dan air

tercurah melalui pipa pemancur air menghasilkan air sebanyak 1107 ml. Hasil rata-

rata air dari lima variasi dijasikan pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Perbandingan rata-rata air yang dihasilkan untuk lima variasi.

Gambar lanjutan 4.10 Perbandingan rata-rata air yang dihasilkan untuk lima

variasi.


79

Pada Gambar 4.10 menunjukkan bahwa pada variasi kondisi kipas on/off

selama 5 menit menghasilkan jumah air yang besar karena, pada kondisi ini waktu

yang dibutuhkan untuk mengembunkan air dan mencairkan kembali paling efisien.

Pengaturan tekanan pada Pressure Gauge yaitu Pcond dan Pevap berpengaruh

terhadap suhu yang diteliti dan jumlah tetesan air yang dihasilkan. Jika tekanan

diatur pada tekanan tinggi, maka suhu menjadi tinggi dan tetesan air semakin

banyak. Sebaliknya, jika tekanan rendah maka suhu menjadi rendah dan tidak

maksimal dalam menghasilkan air. Kelembaban udara disekitar mesin tentu

berpengaruh terhadap jumlah uap air yang dikondensasikan, semakin tinggi

kelembaban udara disekitar mesin, maka semakin banyak air yang dihasilkan.


80

80

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Hasil dari penelitian mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap

mempergunakan pipa pencurah air dengan jarak antar lubang 8 mm, dapat

disimpulkan bahwa:

a. Mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap mempergunakan pipa

pencurah air dengan jarak antar lubang 8 mm berhasil dibuat dan dapat bekerja

sesuai dengan yang diharapkan, dengan hasil air tertinggi pada variasi kipas bekerja

selang seling secara terus menerus (5 menit on, 5 menit off) dan air tercurah melalui

pipa pemancur air dengan jumlah air 97 ml/5 menit atau 1263 ml/jam.

b. Efisiensi mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki yang paling

baik diperoleh pada variasi kipas bekerja selang seling secara terus menerus (10

menit on 10 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air, yaitu 71%, dan

yang paling rendah pada variasi kipas bekerja secara terus menerus dan tanpa

mempergunakan pipa pemancur air, yaitu 66%. Efisiensi kerja mesin tidak

mempengaruhi jumlah air yang dihasilkan hal ini dapat dilihat dari efisiensi pada

jumlah air yang paling banyak dengan variasi kipas bekerja selang seling secara

terus menerus (5 menit on 5 menit off) dan air tercurah melalui pipa pemancur air,

yaitu 67%.


81

5.2 Saran

Adapun beberapa saran yang dapat dijadikan pengembangan dan perbaikan

dalam penelitian mesin penghasil air aki menggunakan siklus kompresi uap dan

pipa pencurah air dengan jarak antar lubang pada pipa 8 mm:

a. Pada penelitian selanjutnya, dapat memperbanyak lubang pada pipa pencurah

air sehingga kadar uap air semakin bertambah dan menghasilkan tetesan air

yang lebih banyak.

b. Melakukan penurunan tekanan pada suhu kerja evaporator untuk menurunkan

kelembaban spesifik setelah keluar evaporator (wA) sehingga nilai pertambahan

kadar uap air (Δw) semakin tinggi.

c. Perlunya ada perubahan pada bentuk dan ukuran box yang digunakan untuk

disamakan dengan ukuran komponen-komponen mesin sikus kompresi uap.

d. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, gunakan komponen-komponen

kompresi uap dengan kualitas baru.


82

DAFTAR PUSTAKA

Danu, Waksito. (2016). Pengering Kaos Kaki Menggunakan Mesin Siklus

Kompresi Uap Dengan Dua Evaporator Tersusun Seri. Skripsi pada Teknik

Mesin USD Yogyakarta: tidak diterbitkan.

Prasetya dan Putra. (2013). “Studi Eksperimen Variasi Laju Pendinginan

Kondensor pada Mesin Pendingin Difusi Absorpsi R22-DMF”. 2, (1).

Wijaya, Kurniandy. (2016). Mesin Pengering Handuk Dengan Siklus Kompresi

Uap Dibantu Dengan Satu Buah Penukar Kalor. Skripsi pada Teknik Mesin

USD Yogyakarta: tidak diterbitkan.

Tabel Properties

http://www.lindegas.ro/internet.lg.lg.rou/ro/images/R2254_138668.pdf?v=

2.0

Priowirjanto G., 2003, Dasar-dasar Tata Udara,

http://psbtik.smkn1cms.net/elektro/teknik_pendingin_dan_tata_udara/dasa

r_dasar_tata_udara.pdf

Yuriandi K.,2008, Sistem Pengkondisian Udara,

http://docs.google.com/document/d/1toIuPwFkuJE059XL10DiewrbgTm5q

GbI0S#J2oJvkk/export?format=pdf&id=1toIuPwFkuJE059XL10Diewrbg

Tm5qGbaI0S3J2oJvkk&token=AC4w5VjgTRn6Tsjo1hrCTEeq9PIKEIv0

kw%3A1420718390144


http://www.lindegas.ro/internet.lg.lg.rou/ro/images/R2254_138668.pdf?v=2.0

http://www.lindegas.ro/internet.lg.lg.rou/ro/images/R2254_138668.pdf?v=2.0

http://psbtik.smkn1cms.net/elektro/teknik_pendingin_dan_tata_udara/dasar_dasar_tata_udara.pdf

http://psbtik.smkn1cms.net/elektro/teknik_pendingin_dan_tata_udara/dasar_dasar_tata_udara.pdf

http://docs.google.com/document/d/1toIuPwFkuJE059XL10DiewrbgTm5qGbI0S#J2oJvkk/export?format=pdf&id=1toIuPwFkuJE059XL10DiewrbgTm5qGbaI0S3J2oJvkk&token=AC4w5VjgTRn6Tsjo1hrCTEeq9PIKEIv0kw%3A1420718390144




83

83

LAMPIRAN

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian

Gambar A.1 Alat yang digunakan dalam penelitian.

Gambar A.2 Posisi kompresor


84

Gambar A.3 Posisi kondensor

Gambar A.4 Rangkaian pipa pemancur air


85

B. Gambar grafik P-h diagram dan Psychrometric Chart lima variasi

Gam

bar

B.1

P-h

dia

gra

m d

engan

var

iasi

ko

nd

isi

kip

as o

n s

elam

a sa

tu j

am t

anpa

pan

cura

n a

ir.


86

Gam

bar

B.2

P-h

dia

gra

m d

engan

var

iasi

ko

nd

isi

kip

as o

n s

elam

a sa

tu j

am

men

ggun

akan

pan

cura

n a

ir.


87

Gam

bar

B.3

P-h

dia

gra

m d

engan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n/o

ff s

elan

g w

aktu

5

men

it s

elam

a sa

tu j

am m

enggun

akan

pan

cura

n a

ir.


88

Gam

bar

B.4

P-h

dia

gra

m d

engan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n/o

ff s

elan

g w

aktu

10

men

it s

elam

a sa

tu j

am m

enggun

akan

pan

cura

n a

ir.


89

Gam

bar

B.5

P-h

dia

gra

m d

engan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n/o

ff s

elan

g w

aktu

15

men

it s

elam

a sa

tu j

am m

enggun

akan

pan

cura

n a

ir.


90

Gam

bar

B.6

Psy

chom

etri

c C

hart

den

gan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n s

elam

a sa

tu

jam

tan

pa

pan

cura

n a

ir


91

Gam

bar

B.7

Psy

chom

etri

c C

hart

den

gan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n s

elam

a sa

tu

jam

men

ggun

akan

pan

cura

n a

ir


92

Gam

bar

B.6

Psy

chom

etri

c C

hart

den

gan

var

iasi

kon

dis

i k

ipas

on

/off

sel

ang

wak

tu 5

men

it s

elam

a sa

tu j

am m

enggu

nak

an p

ancu

ran a

ir


93

Gam

bar

B.6

Psy

chom

etri

c C

hart

den

gan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n/o

ff s

elan

g

wak

tu 1

0 m

enit

sel

ama

satu

jam

men

ggun

akan

pan

cura

n a

ir


94

Gam

bar

B.6

Psy

chom

etri

c C

ha

rt d

engan

var

iasi

kondis

i kip

as o

n/o

ff s

elan

g

wak

tu 1

5 m

enit

sel

ama

satu

jam

men

ggun

akan

pan

cura

n a

ir


mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap...

Documents