pengaruh jumlah kipas terhadap karakteristik mesin … · 2020. 2. 4. · dehumidifikasi....

PENGARUH JUMLAH KIPAS TERHADAP KARAKTERISTIK

MESIN PENANGKAP AIR DARI UDARA

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin

Oleh :

WILLIAM ALEXANDER IRAWAN

NIM : 175214127

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE EFFECT OF THE FAN NUMBER

AGAINST CHARACTERISTIC OF ATMOSPHERIC WATER

CAPTURER MACHINE

FINAL PROJECT

As partial fullfilment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By :

WILLIAM ALEXANDER IRAWAN

Student Number : 175214127

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


P隠NGARUH JUMLAH KIPAS TERHADAP KARAKTERISTIK

MESIN PENANGKAP A王R DARI UDARA

DI測Su皿Oleh・

餌督輩餌もE良埠AWAN/‾　　　　　　　　　　一「{　　　→

_∴二三二兎二∴遼〆　　　　,「宣撫、、 -

鳶鄭:高裁軒給料へ〇〇〇〇篇

Dosen Pe皿bimbing Skripsi

.●

Ir. PK PurwadiうM.T


PENGARUH JUMLAH KIPAS TERHADAP KARAKTERISTIK

MESIN PENANGKAP AIR DARI UDARA

NAMA

NIM

Dipersiapkan d狐disusun oleh:

: WⅡ.LIAM ALEXANDER IRAWAN

:175214127

Telah dipert血ankan di depan Dewan Peng叩

Pada tangga1 9 Desember 2019

〇、二や∴

Nama Le事喝

_　　　　′

Ketua

S ekertaris

Anggot a

Su概も庇n轟直S.Sl , M M豹.

′　●　　　　　　　　　←-イ」

や0読轟sb狐d萌輔

Ir. P鏡関S‘ Kanisius Purwadi,

C., Ph.D.

M.T

Sl壷psl ini telah概t釦血a Sebagal Salah s細persy紺al狐

Unfuk memperoIch gelar Sa垂ma Tekn放

雪竜も__㌦ _

Yogyakarta, 9 Desember 2019

FakuItas Sains dan TcknoIogi

Universitas Sanata Dharma

Dekan

図星堕5i, S.Si., M,Math.Sc., Ph.D.


PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak ada karya yang

Pemah digunakan untuk memperoleh gelar kesa互anaan di suatu Perguruan Tinggi,

dan sepa叫ang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

Pemah ditulis atan diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara te巾山s diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.


三二Wi11iam Alexander Irawan


LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini saya mahasiswa Universitas Sanata Dhama:

Nama　　　: Wil]iam Alexander Irawan

MM　　　　　二175214127

De血pengembangan ilmu pengetahuan’Saya memberikan kepada Perpustckaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah ya埠g beg亘dul:

Pengaruh Jumlah Kipas te血adap Karakteristik Mesin Penangkap Air dari

○○丁　。

しIu鵜「塊

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demjk王an saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menylmPan, mengalihkan ke

bentuk media yang lain, mengelolanya di intemet atau media lain untuk

kepentingan akademis tanpa perlu卓vn dari saya maupun memberikan royalti

kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pemyataan ini saya buat dengan sebenar-benamya.


Yang menyatakan,

三二一

William Alexander I.


vii

ABSTRAK

Mesin penangkap air dari udara adalah alat yang bisa menangkap air dari udara

karena udara mengandung uap air dan dapat diambil airnya melalui proses

dehumidifikasi. Penelitian yang dilakukan di sini adalah untuk mengetahui

seberapa besar pengaruh debit udara yang masuk ke mesin terhadap debit air yang

dihasilkan. Tujuan dari penelitian ini adalah (a) merancang dan merakit mesin

penangkap air dari udara dengan sumber daya dari energi listrik, (b) mengetahui

jumlah air yang dihasilkan mesin penangkap air hasil rakitan perjamnya dengan

melakukan variasi terhadap jumlah kipas yang menyala yang dipergunakan untuk

memasukkan udara ke mesin penangkap air, (c) mengetahui karakteristik mesin

siklus kompresi uap yang dipergunakan dalam mesin penangkap air tesebut,

meliputi: (1) nilai Qin, (2) nilai Qout, (3) nilai Win, (4) COPaktual, COPideal, dan

efisiensi.

Penelitian dilakukan dengan melakukan eksperimen menggunakan mesin

penangkap air dari udara yang dirakit dengan memanfaatkan mesin siklus kompresi

uap yang terdiri dari kompresor berdaya 1 PK, refrigeran R410, pipa kapiler,

evaporator, kondensor, kipas evaporator, dan kipas kondensor. Variasi yang

dilakukan pada penelitian ini adalah (a) kipas angin tidak menyala semua, (b) kipas

angin yang menyala hanya satu, (c) kipas angin menyala keduanya. Eksperimen

dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (a) mesin penangkap air dari udara dapat

dirancang dan dirakit serta dapat bekerja dengan baik seperti yang diharapkan, (b)

banyaknya air yang dihasilkan mesin penangkap air dari udara yaitu sebesar 3,776

liter/2jam (tanpa ada kipas menyala), 4,015 liter/2jam (dengan satu kipas menyala),

4,218 liter/2jam (dengan dua kipas menyala), (c) mesin penangkap air dari udara

yang menghasilkan volume air paling banyak memiliki: (1) nilai Qin sebesar 158,27 kJ/kg, (2) nilai Qout sebesar 186,217 kJ/kg, (3) nilai Win sebesar 27,947 kJ/kg, (4) nilai

COPaktual sebesar 5,6632, nilai COPideal sebesar 7,5305, nilai efisiensi sebesar

75,20%.

Kata kunci: mesin penangkap air dari udara, siklus kompresi uap, refrigeran.


viii

ABSTRACT

Atmospheric water capturer machine is a device that can catch water from

the air because air contains water vapor and water can be taken through the

dehumidification process. The research conducted here is to find out how much

influence the incoming wind flow to the engine on the discharge of water produced.

The purpose of this study is (a) designing and assembling water catching machines

from the air with a source of electrical energy, (b) determine the amount of water

produced by the catching machine as a result of its hourly assembly by varying the

number of lit fans that are used to enter the air to the water catching machine, (c)

knowing the characteristics of the steam compression cycle machine used in the

water catching machine, including: (1) Qin value, (2) Qout value, (3) Win value, (4)

COPactual, COPideal, and efficiency.

The research was carried out by conducting experiments using air capture

machines which were assembled using a steam compression cycle machine

consisting of a 1 PK compressor, R410 refrigerant, capillary pipe, evaporator,

condenser, evaporator fan, and condenser fan. Variations made in this study are (a)

fan is not turned on both, (b) only one fan is turned on, (c) fan is turned on both.

The experiment was conducted at the Sanata Dharma Mechanical Engineering

Laboratory Yogyakarta.

The results showed that: (a) the water catching machine from the air can be

designed and assembled and can work well as expected, (b) the amount of water

produced by the catching machine from the air is 3,776 liters / 2 hours (without a

fan running), 4,015 liters / 2 hours (with one fan running), 4,218 liters / 2 hours

(with two fans running), (c) a water-catching machine that produces the most

volume of water has: (1) a Qin value is 158.27 kJ/kg, (2) Qout value is 186,217 kJ/kg,

(3) Win value is 27,947 kJ/kg, (4) COPactual value is 5,6632, COPideal value is 7,5305,

efficiency value is 75.20%.

Keywords: atmospheric water capturer machine, vapor compression cycle,

refrigerant.


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

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin.

Berkat bimbingan, nasehat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak,

akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu,

dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima kasih

sebesar-besarnya kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi.

4. Ir. Rines, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Ir. Rines, M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

6. Ferry Irawan dan Silvia Tanuwijaya sebagai orang tua penulis yang selalu

memberi semangat dan dorongan baik berupa materi maupun spiritual.

7. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas semua ilmu yang telah diberikan

kepada penulis selama perkuliahan.

8. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga selesainya

penulisan skripsi ini.

9. Dicky dan Leonardi selaku teman sekelompok yang selalu memotivasi penulis

untuk mengerjakan skripsi.

10. Embek, Tri, Palopo, Angga, Regita, Devy, dan Fatma sebagai teman yang sering


mengerjakan skripsi bersama.

11.Semua teman-teman Teknik Mesin dan pihak-Pihak yang tidak dapat saya

tuliskan namanya satu persatu.

Penulisan skripsl ini masih banyak kekurangan yang harus diperbaiki,

untuk itu penulis berharap kritik dan saran dari berbagal Pihak demi

PenyemPurnaan Skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagl Semua Pihak.

Akhir kata, Pe肌Iis mengucapkan terima kasih.


Penulis,

三/William Alexander Irawan


xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................. v

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ....................................................... vi

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

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

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

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

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv

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

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

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

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 3

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

1.4 Batasan-Batasan Dalam Pembuatan Mesin ........................................... 3

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

1.6 Luaran Penelitian ................................................................................. 5

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................................... 6

2.1 Dasar Teori .......................................................................................... 6

2.1.1 Metode-metode Penangkapan Air dari Udara .................................. 6


xii

2.1.2 Psychrometric Chart....................................................................... 9

2.1.2.1 Parameter-parameter dalam Psychrimetric Chart ..................... 10

2.1.2.2 Proses-proses Pada Psychrometric Chart ................................. 12

2.1.2.3 Proses-proses yang Dialami Udara pada Mesin

Penangkap Air ......................................................................... 18

2.1.2.4 Proses Kondisi Udara yang Terjadi pada Mesin Penangkap Air

dari Udara ................................................................................ 20

2.1.2.5 Perhitungan-perhitungan pada Psychrometric Chart ................ 21

2.1.3 Siklus Kompresi Uap pada Mesin Penangkap Air dari Udara ........ 23

2.1.3.1 Siklus Kompresi Uap .............................................................. 23

2.1.3.1.1 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap ...................... 24

2.1.3.1.2 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan

Diagram T-s ....................................................................... 25

2.1.3.2 Komponen Siklus Kompresi Uap ............................................ 29

2.1.3.2.1 Komponen Utama .............................................................. 29

2.1.3.2.2 Komponen Pendukung ....................................................... 36

2.1.3.3 Perhitungan-perhitungan pada Siklus Kompresi Uap................ 39

2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 41

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 46

3.1 Objek Penelitian .................................................................................. 46

3.2 Alat dan Bahan Perakitan Mesin Penangkap Air dari Udara ................ 47

3.2.1 Alat ............................................................................................... 47

3.2.2 Bahan dan Komponen ................................................................... 48


xiii

3.2.3 Alat Ukur Penelitian ...................................................................... 51

3.3 Tata Cara Penelitian ............................................................................ 54

3.3.1 Alur Penelitian .............................................................................. 54

3.3.2 Pembuatan Mesin Penangkap Air dari Udara ................................. 56

3.4 Metode Penelitian................................................................................ 57

3.5 Variasi Penelitian ................................................................................ 57

3.6 Skematik Pengambilan Data ................................................................ 57

3.7 Cara Pengambilan Data ....................................................................... 59

3.8 Cara Mengolah Data ............................................................................ 60

3.9 Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran ........................................... 61

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN....... 62

4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 62

4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ....................................................... 66

4.2.1 Perhitungan pada Diagram P-h ...................................................... 67

4.3 Psychrometric Chart ........................................................................... 71

4.3.1 Perhitungan pada Psychrometric Chart .......................................... 73

4.4 Pembahasan ........................................................................................ 76

4.4.1 Pembahasan Hasil Data Penelitian Terhadap Siklus

Kompresi Uap ............................................................................... 76

4.4.2 Pembahasan Hasil Data Penelitian Terkait Psychrometric

Chart ............................................................................................. 80

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 86

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 86


xiv

5.2 Saran ................................................................................................... 86

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 88

LAMPIRAN ...................................................................................................... 90


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Soho air water dispenser .................................................................. 7

Gambar 2.2 Fontus .............................................................................................. 8

Gambar 2.3 Magic water harvester ...................................................................... 8

Gambar 2.4 Psychrometric chart ......................................................................... 9

Gambar 2.5 Proses cooling dan dehumidifying ................................................... 13

Gambar 2.6 Proses heating ................................................................................ 13

Gambar 2.7 Proses cooling and humidifying ...................................................... 14

Gambar 2.8 Proses cooling ................................................................................ 15

Gambar 2.9 Proses humidifying .......................................................................... 16

Gambar 2.10 Proses dehumidifying .................................................................... 16

Gambar 2.11 Proses heating and dehumidifying ................................................. 17

Gambar 2.12 Proses heating and humidifying .................................................... 18

Gambar 2.13 Siklus kerja mesin penangkap air dari udara .................................. 18

Gambar 2.14 Proses udara yang terjadi pada psychrometric chart ...................... 20

Gambar 2.15 Rangkaian komponen utama siklus kompresi uap ......................... 24

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan proses

subcooling dan superheating ........................................................ 25

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s dengan proses

subcooling dan superheating ........................................................ 26

Gambar 2.18 Kompresor rotary .......................................................................... 30

Gambar 2.19 Kondensor .................................................................................... 33

Gambar 2.20 Pipa kapiler................................................................................... 33


xvi

Gambar 2.21 Evaporator .................................................................................... 34

Gambar 2.22 Refrigeran ..................................................................................... 36

Gambar 2.23 Filter ............................................................................................ 37

Gambar 2.24 Low pressure gauge ...................................................................... 37

Gambar 2.25 High pressure gauge ..................................................................... 38

Gambar 2.26 Kipas ............................................................................................ 38

Gambar 3.1 Objek penelitian ............................................................................. 46

Gambar 3.2 Termokopel dan penampil suhu digital ........................................... 51

Gambar 3.3 Hygrometer analog ......................................................................... 51

Gambar 3.4 Gelas ukur ...................................................................................... 52

Gambar 3.5 Timbangan digital ........................................................................... 52

Gambar 3.6 Anemometer.................................................................................... 53

Gambar 3.7 Skematik alur penelitian ................................................................. 54

Gambar 3.8 Posisi alat ukur ............................................................................... 57

Gambar 4.1 Diagram P-h pada variasi kedua kipas menyala ............................... 65

Gambar 4.2 Proses udara yang terjadi pada pyschrometric chart dengan

variasi 2 kipas menyala ................................................................... 70

Gambar 4.3 Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk semua

variasi ............................................................................................. 75

Gambar 4.4 Besar kalor yang dilepas kondensor (Qout) untuk semua variasi ....... 76

Gambar 4.5 Nilai kerja kompresor (Win) untuk semua variasi ............................ 76

Gambar 4.6 COPaktual untuk semua variasi .......................................................... 77

Gambar 4.7 COPideal untuk semua variasi ........................................................... 78


xvii

Gambar 4.8 Efisiensi untuk semua variasi .......................................................... 78

Gambar 4.9 Laju aliran massa yang diembunkan ...................................................... 80

Gambar 4.10 Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa

udara ............................................................................................. 80

Gambar 4.11 Laju aliran massa udara ......................................................................... 81

Gambar 4.12 Debit aliran udara .......................................................................... 82

Gambar 4.13 Hasil volume air dari semua variasi .............................................. 83


xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil penelitian dengan variasi tanpa kipas dinyalakan................ 62

Tabel 4.2 Data hasil penelitian dengan variasi satu kipas dinyalakan .................. 63

Tabel 4.3 Data hasil penelitian dengan variasi dua kipas dinyalakan .................. 64

Tabel 4.4 Nilai entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ...................................................... 65

Tabel 4.5 Data untuk hasil perhitungan Qin ........................................................ 67

Tabel 4.6 Data untuk hasil perhitungan Qout ....................................................... 67

Tabel 4.7 Data untuk hasil perhitungan Win ....................................................... 68

Tabel 4.8 Data untuk hasil perhitungan COPaktual ............................................... 68

Tabel 4.9 Data untuk hasil perhitungan COPideal ................................................. 69

Tabel 4.10 Data untuk hasil perhitungan efisiensi .............................................. 70

Tabel 4.11 Data untuk nilai RH .......................................................................... 71

Tabel 4.12 Data untuk perhitungan (ṁ air) .......................................................... 72

Tabel 4.13 Data untuk perhitungan (ΔW) ............................................................ 73

Tabel 4.14 Data untuk hasil perhitungan (�̇� udara) ............................................ 74

Tabel 4.15 Data untuk hasil perhitungan (�̇�) ............................................................ 74


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kesulitan untuk mendapatkan air bersih dari dalam tanah merupakan masalah

yang cukup serius dewasa ini. Berdasarkan penjelasan Ditjen Cipta Karya, Danny

Sutjiono pada akhir 2013, baru sekitar separuh dari jumlah penduduk Indonesia,

57,35 persen atau sekitar 36,7 juta kepala keluarga yang mendapatkan akses

layanan air minum. Data Badan Pusat Statistik (BPS) menyatakan capaian akses air

bersih yang layak saat ini baru mencapai 72,55 persen. Para penduduk yang tidak

terakses oleh pipanisasi, terpaksa mendapatkan air dari sungai. Sedangkan menurut

mantan Wakil Menteri Pekerjaan Umum Hermanto Dardak (Juni 2014), 73 persen

dari 53 sungai utama di Indonesia telah tercemar oleh bahan organik dan kimia baik

dari limbah industri maupun limbah rumah tangga, pencemaran tertinggi terjadi di

wilayah perkotaan.

Dalam dunia sains ada beberapa indikator air bersih yang harus di penuhi. Jika

beberapa indikator tersebut tidak terpenuhi maka belum bisa disebut sebagai air

bersih. Indikator dari air bersih adalah (1) pH-nya berada antara 6,5-8,5, (2) tidak

berbau, (3) tidak mengandung padatan, (4) tidak mengandung bakteri pathogen, dan

(5) jernih atau tidak keruh.

Mengambil air dari udara adalah cara yang memungkinkan untuk mendapat air

bersih adalah karena udara mengandung uap air. Banyaknya kandungan massa uap

air di dalam setiap 1 kg udara dinyatakan dengan kelembaban spesifik. Semakin

besar nilai kelembaban spesifik, semakin banyak kandungan air di dalam udara.


2

Kelembaban spesifik berhubungan dengan kelembaban relatif. Kelembaban

relatif adalah banyaknya kandungan air di dalam udara dibandingkan dengan

banyaknya kandungan air maksimal yang dapat dikandung udara pada kondisi

udara yang sama.

Udara dapat diambil airnya dengan melalui proses dehumidifikasi. Udara akan

mengalami proses penurunan kandungan air, bilamana suhu dari udara diturunkan

sampai nilai kelembaban udara relatifnya mencapai 100%. Pada saat kondisi udara

mencapai kelembaban relatif 100%, uap air di udara akan mulai mengembun. Jika

suhu udara diturunkan lebih rendah lagi, maka banyaknya air yang dapat diambil

dari udara semakin besar.

Menggunakan gambaran singkat di atas, maka kita akan bisa mendapatkan air

yang bersih dengan menangkap air itu melalui udara. Karena dijaman sekarang

menangkap air dari udara adalah salah satu cara yang mudah untuk mendapatkan

air bersih, terutama di kota-kota besar yang kebanyakan sumber air sudah dibangun

gedung-gedung yang tinggi atau sudah tercemar oleh sampah-sampah dari limbah

pabrik maupun limbah rumah tangga.

Dengan latar belakang tersebut, penulis tertarik dengan penelitian mengenai

penangkap air dari udara dengan mesin siklus kompresi uap, yang pada akhirnya

diharapkan dapat meningkatkan presentase air bersih dan berguna bagi masyarakat

luas yang kesusahan mendapatkan air bersih dari dalam tanah maupun dari sungai.

Dengan memvariasikan jumlah kipas yang digunakan untuk memadatkan udara,

output yang diharapkan juga dapat mengetahui debit air yang dihasilkan dengan

variasi jumlah kipas yang berbeda-beda.


3

1.2 Rumusan masalah

Rumusan masalah adalah sebagai berikut:

a. Bagaimanakah merancang dan merakit mesin penangkap air dari udara?

b. Berapakah jumlah air yang dihasilkan oleh mesin penangkap air dari udara

dalam satu jamnya?

c. Bagaimanakah karakteristik mesin penangkap air dari udara yang menggunakan

mesin siklus kompresi uap?

1.3 Tujuan penelitian

Tujuan dari penelitian tentang mesin penangkap air ini adalah:

a. Merancang dan merakit mesin penangkap air dari udara dengan sumber daya

dari energi listrik.

b. Mengetahui jumlah air yang dihasilkan mesin penangkap air hasil rakitan

perjamnya dengan melakukan variasi terhadap jumlah kipas yang dipergunakan

untuk memasukkan udara ke mesin penangkap air.

c. Mengetahui karakteristik mesin penangkap air dari udara yang mengggunakan

mesin siklus kompresi uap, meliputi:

1. Besarnya energi yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin).

2. Besarnya energi yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout)

3. Besarnya energi yang digunakan untuk menggerakkan kompresor (Win)

4. Nilai COPaktual, COPideal, dan efisiensi.

1.4 Batasan-batasan dalam pembuatan mesin

Batasan-batasan yang diambil dalam pembuatan mesin penangkap air ini

adalah:


4

a. Mesin penangkap air dari udara ini bekerja dengan menggunakan mesin siklus

kompresi uap dengan komponen utama diantaranya adalah kompresor,

evaporator, kondensor, pipa kapiler, refrigeran, kipas evaporator, dan kipas

kondensor.

b. Mesin penangkap air ini menggunakan 2 buah kipas angin dengan daya 35 Watt

dan berdiameter 25 cm yang digunakan untuk memadatkan udara.

c. Mesin penangkap air ini menggunakan kompresor dengan daya 1 PK atau 745

Watt, komponen utama yang lain ukurannya menyesuaikan besarnya daya

kompresor.

d. Mesin penangkap air ini menggunakan refrigeran R410a.

e. Mesin penangkap air dari udara ini menggunakan tegangan listrik satu fasa

dengan tegangan 220 Volt.

f. Komponen utama dari mesin siklus kompresi uap menggunakan komponen

umum yang dijual di pasaran.

g. Suhu kerja kondensor lebih tinggi dari suhu udara luar.

h. Suhu kerja evaporator lebih rendah dari suhu udara luar.

i. Pada diagram P-h dan diagram T-s diasumsikan tanpa pemanasan lanjut.

j. Dimensi dari mesin penangkap air dari udara adalah 170 cm x 100 cm x 80 cm.

1.5 Manfaat penelitian

Manfaat dari penelitian tentang mesin penangkap air ini adalah:

a. Berkontribusi dalam memberikan alternatif bagaimana mendapatkan air bersih

dan sehat dengan sumber air alternatif yang bukan dari tanah yaitu dari udara.

b. Berkontribusi dalam menambah kasanah ilmu pengetahuan terutama tentang


5

mesin penangkap air dari udara yang bekerja dengan sumber energi listrik yang

dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak ramai.

c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti yang

melakukan penelitian terkait dengan mesin penangkap air dari udara.

1.6 Luaran Penelitian

Luaran penelitian dari penelitian mesin penangkap air dari udara adalah

dihasikannya teknologi tepat guna berupa mesin penangkap air dari udara yang

dapat digunakan oleh masyarakat luas.


6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1. Metode-metode Penangkapan Air dari Udara

Metode dalam penangkapan air dari udara pada saat ini ada beberapa macam,

jika diklasifikasikan jadi 2 kelompok besar, secara konvensional dan secara

modern. Cara konvensional bisa menggunakan jaring-jaring untuk menangkap air.

Cara modern ada beberapa, diantaranya adalah: (a) Soho Air Water Dispenser, (b)

Fontus, (c) Magic Water Harvester.

a. Soho Air Water Dispenser

Soho air water dispenser adalah teknologi penghasil air dari udara yang berasal

dari Amerika. Cara kerja mesin ini cukup sederhana, mesin menghimpun partikel-

partikel air dari atmosfer atau udara melalui filter udara elektrostatis dengan konsep

teknologi perpindahan fasa yaitu kondensasi atau pengembunan.

Untuk menghilangkan polutan-polutan dari udara (suspensi padat, bahan-bahan

kimia, bakteri, virus) dengan teknologi pemurnian dan penyaringan yang dilengkapi

dengan beberapa filter (bio ceramic filter, carbon active filter, mineral filter, dan

reverse osmosis filter) selanjutnya proses akhir air akan melalui proses disinfektasi

dengan menggunakan cahaya ultraviolet sehingga air yang dihasilkan layak untuk

diminum dan baik untuk kesehatan.


7

Gambar 2.1 Soho air water dispenser

(Sumber: graysonline.com)

b. Fontus

Teknologi selanjutnya terbilang cukup menarik dan mudah penggunaannya.

diciptakan oleh Kristof Retezar dan menyabet penghargaan James Dyson Award.

Alat ini dipergunakan untuk para pengguna sepeda karena alat ini tinggal dipasang

di sepeda. Prinsip kerjanya yakni pendinginan termoelektrik. Fontus dapat

memanen 0,5 liter air selama satu jam bersepeda. Pada bagian tengah Fontus,

terdapat pendingin kecil elemen Peltier yang terbagi menjadi dua bagian: sisi atas

dingin dan sisi bawah panas. Sistem panas-dingin ini bekerja dari energi listrik yang

dihasilkan panel surya pada bagian atas Fontus untuk menciptakan pengembunan

dan pendinginan udara yang panas dan lembab. Saat sepeda dikendarai, udara akan

masuk pada ruangan bawah dan menyejukkan bagian yang panas. Selanjutnya,

udara masuk ke ruangan atas dan alirannya diperlambat dengan dinding-dinding

kecil sehingga memberikan kesempatan bagi udara untuk melepaskan molekul-

molekul airnya. Titik-titik air lalu mengalir ke dalam botol yang dipasang vertikal.

Segala jenis botol plastik PET ukuran 0,5 liter bisa digunakan.


8

Gambar 2.2 Fontus

(Sumber: fontus.at)

c. Magic Water Harvester

Mesin ini merupakan alat hasil dari kreasi Mahasiswa UGM. Mesin ini

memiliki 4 komponen utama yaitu peltier, heat sink, fan, dan power supply. Mesin

ini bekerja dengan menggunakan prinsip titik embun. Untuk mengubah udara

menjadi air dilakukan dengan mengkontakkan udara lingkungan dengan plat (heat

sink) bersuhu di bawah titik embunnya. Dengan begitu, akan terjadi pengembunan

dan embun-embun yang ada menggumpal menjadi tetes-tetesan air.

Gambar 2.3 Magic Water Harvester

(Sumber: https://tpb.tp.ugm.ac.id)


https://tpb.tp.ugm.ac.id/

9

2.1.2 Psychrometric Chart

Data-data sekunder juga di perlukan dalam penelitian ini. Salah satu

mendapatkan data sekunder adalah dengan menggunakan psychrometric chart.

Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan parameter-

parameter udara pada keadaan tertentu. Untuk mengetahui nilai parameter udara

seperti entalpi (h), kelembapan relatif (RH), spesifik volume (SpV), kelembaban

spesifik (W), suhu udara basah (Twb), suhu udara kering (Tdb), dan suhu titik embun

(Tdp) pada keadaan tertentu dapat diperoleh apabila minimal dua parameter sudah

diketahui. Misalnya untuk keadaan udara pada suhu kering (Tdb) dan suhu basah

(Twb) tertentu, maka nilai h, RH, SpV, W, dan Tdp dapat ditentukan, dengan

mempergunakan Psychrometric Chart. Gambar 2.4 menunjukkan contoh diagram

dari psychrometric chart.

Gambar 2.4 Psychrometric Chart

(Sumber: fenix.tecnico.ulisboa.pt)


10

2.1.2.1 Parameter-parameter dalam Psychrometric Chart

Parameter-parameter udara dalam psychrometric chart antara lain : (a) Dry-

Bulb Temperature (Tdb), (b) Wet-Bulb Temperature (Twb), (c) Dew-Point

Temperature (Tdp), (d) Specific Humidity (W), (e) Specific Volume (SpV), (f)

Relative Humidity (RH). Gambar 2.4 menunjukkan parameter-parameter pada

psychrometric chart. Berikut adalah penjelasan lebih detail tentang parameter-

parameter dalam psychrometric chart:

a. Dry-bulb Temperature (Tdb)

Dry-bulb Temperature merupakan temperatur yang diukur dan dibaca

melalui skala termometer sensor kering dan terbuka. Temperatur DB dibaca

dalam oF, atau oC, (oR atau K), namun temperatur yang dibaca ini tidak tepat karena

pengaruh radiasi panas. Suhu DB ini merupakan ukuran panas sensibel. Perubahan

suhu DB menunjukkan adanya perubahan panas sensibel.

b. Wet-bulb Temperature (Twb)

Wet-bulb Temperature adalah kondisi temperatur saat terjadi kesetimbangan

antara campuran udara dan uap air. Temperatur bola basah diukur menggunakan

termometer yang ditempatkan pada aliran udara minimal 5 m/s. Sensor termometer

WB dibalut kain kassa basah untuk menghindari radiasi panas. Suhu WB

merupakan ukuran panas total (entalpi). Perubahan suhu WB menunjukkan adanya

perubahan panas total.

c. Dew-point Temperature (Tdp)


11

Dew-point Temperature adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi

pengembunan ketika didinginkan. Temperatur DP ditandai sebagai titik sepanjang

garis saturasi. Pada saat udara ruang mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya

suhu DB sama dengan suhu WB dan DP (Parish dan Putman, 1977). Temperatur

DP merupakan ukuran panas laten pada sistem. Perubahan temperatur DP

menunjukkan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan kandungan uap

air di udara.

d. Specific Humidity (W)

Spesific Humidity adalah massa kandungan uap air di dalam setiap satu

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

e. Specific Volume (SpV)

Specific Volume adalah volume udara campuran dengan satuan meter kubik

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

atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.

f. Relative Humidity (RH)

Relative Humidity adalah persentase perbandingan jumlah air yang

terkandung dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam

1 m3 tersebut.

g. Entalpi

Entalpi merupakan energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada temperatur

tertentu, atau jumlah energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg udara


12

kering dan sekian kg air (dalam fasa cair) dari 0oC sampai mencapai toC dan

menguapkannya menjadi uap air (fase gas). Entalpi dinyatakan dalam satuan kJ/kg.

Harga entalpi dapat diperoleh sepanjang skala di atas garis saturasi.

2.1.2.2 Proses-proses pada Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada psychrometric chart antara lain : (a) proses

pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (b) proses

pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling

and humidifying), (d) proses pendinginan (cooling), (e) proses penaikkan

kelembapan (humidifying), (f) proses penurunan kelembapan (dehumidifying), (g)

proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h)

proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying). Berikut

adalah penjelasan yang lebih rinci tentang proses-proses yang terjadi pada

pyschrometric chart:

a. Proses Pendinginan dan Penurunan Kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan

kalor sensibel dan kalor laten udara dengan cara melewatkan udara pada koil

pendingin dimana temperaturnya lebih rendah dari temperatur udara. Pada proses

pendinginan dan penurunan kelembaban terjadi penurunan pada temperatur bola

kering (Tdb), temperatur bola basah (Twb), entalpi, volume spesifik (SpV),

temperatur titik embun (Tdp), dan kelembaban spesifik (W). Gambar 2.5

menyajikan proses cooling and dehumidifying pada psychrometric chart.


13

Gambar 2.5 Proses Cooling and Dehumidifying

b. Proses Pemanasan (heating)

Proses pemanasan adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara

sehingga temperatur udara tersebut naik. Proses ini disebabkan oleh perubahan

temperatur bola kering (DB) udara tanpa perubahan rasio kelembapan. Pada proses

ini terjadi peningkatan pada temperatur bola kering (Tdb), temperatur bola basah

(Twb), entalpi, volume spesifik (SpV). Sedangkan temperatur titik embun (Tdp), dan

kelembapan spesifik (W) tetap konstan. Gambar 2.6 menyajikan proses heating

pada psychrometric chart.

Gambar 2.6 Proses Heating

1 2 W1=W2

1

2


14

c. Proses Pendinginan dan Penaikkan Kelembapan

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan bertujuan untuk menurunkan

temperatur dan menaikkan kandungan air dalam udara dengan cara melewatkan

udara pada ruangan semburan air yang temperaturnya lebih rendah dari

temperatur udara, tetapi lebih tinggi dari titik embun udara sehingga temperatur

akan mengalami penurunan dan rasio kelembapan akan mengalami peningkatan.

Proses ini menyebabkan perubahan pada temperatur bola kering (Tdb), temperatur

bola basah (Twb), dan kelembapan spesifik (W). Pada proses ini terjadi penurunan

pada temperatur bola kering (Tdb) dan volume spesifik (SpV), sedangkan pada

temperatur bola basah (Twb), temperatur titik embun (Tdp), kelembapan spesifik

(W), dan kelembapan relatif (RH) mengalami peningkatan. Gambar 2.7

menyajikan proses cooling and humidifying pada psychrometric chart.

Gambar 2.7 Proses Cooling and Humidifying

d. Proses Pendinginan (cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara

sehingga temperatur udara tersebut mengalami penurunan. Proses ini disebabkan

1

2


15

oleh perubahan temperatur bola kering udara tanpa perubahan rasio kelembapan.

Pada proses pendinginan terjadi penurunan pada temperatur bola kering (Tdb),

temperatur bola basah (Twb), dan volume spesifik (SpV). Sedangkan terjadi

peningkatan pada kelembapan relatif (RH). Pada kelembapan spesifik (W) dan

temperatur titik embun (Tdp) tidak terjadi perubahan atau konstan. Gambar 2.8

menyajikan proses cooling pada psychrometric chart.

Gambar 2.8 Proses Cooling

e. Proses Penaikkan Kelembaban (humidifying)

Proses pelembapan adalah proses penambahan kandungan uap air ke udara

sehingga terjadi kenaikan entalpi dan rasio kelembapan. Pada proses ini terjadi

perubahan kalor laten tanpa disertai perubahan kalor sensibel. Pada proses

penaikkan kelembaban terjadi peningkatan pada entalpi, temperatur bola basah

(Twb), kelembapan spesifik (W) dan temperatur titik embun (Tdp). Gambar 2.9

menyajikan proses humidifying pada psychrometric chart.

1 2 W1=W2


16

Gambar 2.9 Proses Humidifying

f. Proses Penurunan Kelembapan (dehumidifying)

Proses penurunan kelembapan adalah proses pengurangan kandungan uap

air ke udara sehingga terjadi penurunan entalpi, temperatur bola basah (Twb),

temperatur titik embun (Tdp), kelembapan spesifik (W) dan rasio kelembapan

serta terjadi perubahan kalor laten tanpa disertai perubahan kalor sensibel.

Gambar 2.10 menyajikan proses dehumidifying pada psychrometric chart.

Gambar 2.10 Proses Dehumidifying

g. Proses Pemanasan dan Penurunan Kelembapan (heating and dehumidifying)

1

2

2

1

Tdb1=Tdb2

Tdb1=Tdb2


17

Pada proses pemanasan dan penurunan kelembapan udara mengalami

pendinginan dahulu sampai temperaturnya dibawah titik embun udara, pada

temperatur ini udara mengalami pengembunan sehingga kandungan uap air akan

berkurang. Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan spesifik (W), entalpi,

temperatur bola basah (Twb), kelembapan relatif (RH). Tetapi pada temperatur

bola kering (Tdb) mengalami peningkatan. Gambar 2.11 menyajikan proses

heating and dehumdifying pada psychrometric chart.

Gambar 2.11 Proses Heating and Dehumidifying

h. Proses Pemanasan dan Penaikkan Kelembapan (heating and humidifying)

Pada proses pemanasan dan penaikkan kelembapan udara dipanaskan

disertai dengan penambahan uap air, sehingga didapatkan peningkatan kalor

sensibel dan kalor laten secara bersamaan. Pada proses ini terjadi peningkatan

kelembapan spesifik (W), entalpi, temperatur bola kering (Tdb), dan temperatur

bola basah (Twb). Gambar 2.12 menyajikan proses heating and humidifying pada

psychrometric chart.

1

2


18

Gambar 2.12 Proses Heating and Humidifying

2.1.2.3 Proses-proses yang Dialami Udara pada Mesin Penangkap Air

Proses-proses yang dialami udara pada mesin penangkap air yang dibuat

untuk penelitian disajikan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Siklus kerja mesin penangkap air dari udara

1

2


19

Keterangan Gambar 2.13:

1 : Kompresor

2 : Kondensor

3 : Filter

4 : Pipa kapiler

5 : Evaporator

6 : Kipas

7 : Kipas kondensor

A : Udara luar yang akan masuk ke dalam mesin.

B : Udara sebelum masuk evaporator.

C : Tempat terjadinya proses pengembunan udara.

D : Udara yang keluar dari evaporator.

E : Udara yang keluar dari kondensor.

P1 : Pressure gauge untuk mengukur tekanan kerja evaporator.

P2 : Pressure gauge untuk mengukur tekanan kerja kondensor.

Dari Gambar 2.13 dapat dilihat bahwa mesin siklus kompresi uap

memiliki empat komponen utama yaitu (a) kompresor, yang berfungsi untuk

mengubah fluida kerja/refrigeran yang berupa gas bertekanan rendah menjadi gas

yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian dialirkan menuju

kondensor. (b) kondensor, yang berfungsi mengubah gas bertekanan tinggi

menjadi cairan bertekanan tinggi yang kemudian ditampung sementara di

akumulator sebelum dialirkan ke pipa kapiler. (c) pipa kapiler, yang berfungsi

untuk menurunkan suhu dan tekanan cairan refrigeran secara drastis. Tetapi


20

sebelum masuk ke pipa kapiler akan dilewatkan filter terlebih dahulu untuk

menghindari kotoran yang ikut masuk ke dalam pipa kapiler, kemudian dari pipa

kapiler akan dialirkan ke evaporator. (d) evaporator, yang berfungsi untuk

menyerap kalor dari udara melalu sirip yang ada pada evaporator sehingga udara

di ruangan menjadi dingin, karena udara luar yang sudah dilewatkan melalui sirip

evaporator pasti suhunya akan menurun.

2.1.2.4 Proses Kondisi Udara yang Terjadi pada Mesin Penangkap Air dari

Udara

Proses perlakuan udara yang terjadi di dalam mesin penangkap air dari

udara pada Psychrometric Chart disajikan dalam Gambar 2.14 proses perlakuan

udara meliputi : (a) proses heating and humidifying, (b) proses pendinginan udara

(cooling), (c) proses pendinginan dan pengembunan uap air dari udara (cooling

and dehumidifying), (d) proses pemanasan udara (heating).

Gambar 2.14 Proses udara yang terjadi pada psychrometric chart

a. A-B


21

Proses dari A ke B adalah proses pemanasan dan penaikkan kelembaban

spesifik udara. Pada proses ini pemadatan dibantu oleh dua buah kipas angin yang

berfungsi untuk memadatkan udara. Pada proses ini terjadi kenaikkan pada

kelembaban spesifik dan suhu udara kering.

b. B-C

Proses dari B ke C adalah proses pendinginan yang dilakukan oleh

evaporator. Suhu udara bergerak menuju suhu titik embun udara. Kondisi di titik

C, udara memiliki kelembapan sebesar 100%.

c. C-D

Proses dari C ke D adalah proses pendinginan dan pengembunan udara

yang dilakukan oleh evaporator. Proses berlangsung pada kelembapan udara

100%. Nilai kelembapan spesifik menjadi menurun. Hal ini dikarenakan sebagian

uap air telah mengalami pengembunan ketika udara didinginkan di evaporator.

d. D-E

Proses dari D ke E adalah proses pemanasan yang dilakukan oleh

kondensor dan kompresor. Pada proses ini terjadi peningkatan suhu udara, hal

ini terjadi karena udara melewati kondensor dimana suhu pada kondensor sangat

tinggi sehingga udara yang melewati kondensor akan meningkat suhunya,

setelah udara melewati kondensor, udara dibuang ke udara luar. Tujuan udara

dilewatkan kondensor adalah untuk mendinginkan kondensor.

2.1.2.5 Perhitungan-perhitungan pada Psychrometric Chart


22

Δt

Dari data yang diperoleh melalui penelitian dan menggunakan

psychrometric chart dapat dihitung: (a) Laju aliran massa air yang diembunkan,

(b) Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara, (c) Laju aliran

massa udara, (d) Debit aliran udara.

a. Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁ air)

Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan

Persamaan (2.1):

ṁ air = m air …(2.1)

Pada Persamaan (2.1):

ṁ air : Laju aliran massa air (kg/jam)

m air : Jumlah air yang dihasilkan (kg)

∆t : Selang waktu yang digunakan (jam)

b. Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (∆w)

Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara dapat dihitung

dengan Persamaan (2.2).

∆W = WA-WB …(2.2)

Pada Persamaan (2.2) :

∆W : Pertambahan kandungan uap air (kgair/kgudara)

WA : Kelembapan spesifik udara setelah masuk evaporator (kgair/kgudara)

WB : Kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator (kgair/kgudara)


23

WA-WB

ρ udara

c. Laju aliran massa udara (�̇� udara)

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).

ṁ udara = ṁair …(2.3)


WA : Kelembapan spesifik udara setelah masuk evaporator (kgair/kgudara)

WB : Kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator (kgair/kgudara)

ṁudara : Laju aliran massa udara (kgudara/jam)

ṁair : Laju aliran massa air (kgudara/jam)

d. Debit aliran udara (�̇�)

Debit aliran udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).

�̇� = ṁudara …(2.4)


�̇� : Debit aliran udara (m3 / jam)

𝑚 ̇ udara : Laju aliran massa udara(kgudara/ jam)

𝜌udara : Massa jenis udara (1,2 kgudara / m3)

2.1.3 Siklus Kompresi Uap pada Mesin Penangkap Air dari Udara

2.1.3.1 Siklus Kompresi Uap


24

Siklus kompresi uap merupakan siklus yang menggunakan kompresor

sebagai alat kompresi refrigeran, yang dalam tekanan rendah akan menyerap

kalor dari tempat yang didinginkan, kemudian masuk pada sisi penghisap dimana

refrigeran tersebut ditekan di dalam kompresor sehingga berubah menjadi uap

bertekanan tinggi yang dikeluarkan pada sisi keluaran. Suhu kerja evaporator

lebih rendah dibandingkan dengan suhu udara yang melewati evaporator, begitu

juga dengan suhu kerja kondensor yang lebih tinggi dari suhu udara yang

melewati kondensor.

2.1.3.1.1 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen utama pada siklus kompresi uap yang digunakan

pada mesin penangkap air dari udara dapat dilihat pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Rangkaian komponen utama Siklus Kompresi Uap

Qin adalah besarnya energi kalor yang dihisap oleh evaporator persatuan

massa refrigeran, Qout adalah besarnya energi kalor yang dikeluarkan atau

dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran sedangkan Win adalah

Qin

Win

Qout

Pipa kapiler

Kondensor

Evaporator

Kompresor


25

kerja yang dilakukan oleh kompresor persatuan massa refrigeran. Dalam

penelitian ini Qin dihisap dari udara yang dialirkan ke evaporator oleh kipas

evaporator dan Qout adalah kalor yang dilepaskan dari kondensor ke udara yang

melewati kondensor.

2.1.3.1.2 Siklus Kompresi Uap pada Diagaram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap jika digambarkan pada diagram P-h dan diagaram

T-s dapat dilihat di Gambar 2.16 dan Gambar 2.17.

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan proses

subcooling dan superheating

2a

Tek

anan


26

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s dengan proses

subcooling dan superheating

Dalam siklus kompresi uap terdapat beberapa proses yaitu:

a. Proses 1-2: Proses Kompresi

Proses kompresi dimulai ketika refrigeran meninggalkan evaporator.

Masuknya refrigeran ke dalam kompresor melalui pipa masukan kompresor

(intake). Ditinjau dari wujud, suhu, dan tekanan, ketika akan masuk ke dalam

kompresor, refrigeran berwujud gas atau uap, bertemperatur rendah dan

bertekanan rendah. Selanjutnya, melalui kompresor, refrigeran dikondisikan tetap

berwujud gas, tetapi memiliki tekanan dan suhu tinggi. Hal tersebut bisa

dilakukan karena kompresor dapat menghisap gas dan mengompresikan

refrigeran hingga mencapai tekanan kondensasi. Setelah tekanan dan suhu

Tem

per

atur


27

refrigeran diubah, selanjutnya refrigeran dialirkan menuju kondensor.

Selanjutnya adalah proses kondensasi.

b. Proses 2-2a: Proses Desuperheating

Pada proses desuperheating ini terjadi proses penurunan suhu pada tekanan

yang tetap. Proses ini terjadi ketika refrigeran mulai memasuki kondensor.

Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan suhunya sampai

memasuki titik gas jenuh dan dapat berlangsung karena suhu refrigeran yang ada

di dalam pipa kondensor lebih tinggi dibandingkan dengan suhu lingkungan di

sekitar kondensor.

c. Proses 2a-3a: Proses Kondensasi

Proses kondensasi sudah dimulai ketika refrigeran meninggalkan

kondensor. Refrigeran berwujud gas yang bertekanan dan bertemperatur tinggi

dialirkan menuju kondensor. Di dalam kondensor wujud gas refrigeran berubah

menjadi wujud cair. Panas yang dihasilkan refrigeran dipindahkan ke udara di

luar pipa kondensor. Agar proses kondensasi lebih efektif digunakan fan yang

dapat menghembuskan udara luar tepat di permukaan pipa kondensor. Setelah

melewati proses kondensasi, refrigeran berwujud cair yang bertemperatur lebih

rendah tetapi tekanan refrigeran masih tinggi. Selanjutnya refrigeran dialirkan

menuju pipa kapiler.

d. Proses 3a-3: Proses Subcooling

Proses subcooling disebut juga dengan proses pendinginan lanjut. Pada

proses ini terjadi pelepasan kalor dari refrigeran ke lingkungan di sekitarnya,


28

sehingga suhu refrigeran keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dari suhu

cair jenuh (atau menjadi kondisi cair lanjut). Hal ini agar refrigeran dapat lebih

mudah mengalir dalam pipa kapiler. Pada proses subcooling, entalpi dan entropi

dari refrigeran mengalami penurunan. Proses subcooling terjadi pada tekanan

yang tetap

e. Proses 3-4: Proses Throttling

Proses throttling merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan

berlangsung pada entalpi yang konstan. Proses ini berlangsung selama refrigeran

mengalir di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran mengalami perubahan

fase dari cair lanjut menuju ke fase campuran (campuran fase cair dan fase gas).

Akibat dari penurunan tekanan tersebut, suhu refrigeran mengalami penurunan

juga. Suhu keluar pipa kapiler diasumsikan sama dengan suhu kerja evaporator.

Entropi refrigeran mengalami kenaikan pada proses ini.

f. Proses 4-1a: Proses Evaporasi

Proses evaporasi dimulai ketika refrigeran akan masuk ke dalam evaporator.

Dalam keadaan ini refrigeran berwujud cair bertemperatur rendah, dan bertekanan

rendah. Kondisi refrigeran semacam ini dimanfaatkan untuk mendinginkan udara

luar yang melewati permukaan evaporator. Proses yang terjadi di balik proses

udara ruangan yang mempunyai temperatur lebih tinggi dibandingkan dengan

refrigeran yang mengalir di evpaporator. Karena juga bekerja menyerap panas

udara di dalam ruangan, wujud refrigeran cair akan berubah menjadi wujud gas.

g. Proses 1a-1: Proses Superheating

Proses superheating disebut juga pemanasan lanjut. Proses ini terjadi karena


29

masih terjadi adanya aliran kalor dari lingkungan ke refrigeran meskipun

refrigeran sudah mencapai suhu gas jenuh. Akibatnya refrigeran yang akan masuk

ke kompresor berada pada fase gas panas lanjut (gas suhu refrigeran lebih tinggi

dari suhu gas jenuh). Pada proses ini akan mengakibatkan kenaikan suhu

refrigeran. Nilai entalpi juga akan mengalami kenaikan.

2.1.3.2 Komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen yang digunakan untuk menyusun mesin siklus kompresi uap

pada dasarnya dibagi menjadi dua yaitu komponen utama dan komponen

pendukung. Berikut adalah penjabaran lengkapnya:

2.1.3.2.1 Komponen Utama

Komponen utama adalah komponen yang harus ada dalam sistem yang akan

bekerja. Disebut sebagai komponen utama karena jika salah satu dari komponen

tersebut hilang atau tidak ada maka sistem tidak akan bisa bekerja dengan

senagaimana mestinya. Komponen utama dalam mesin siklus kompresi uap

terdiri dari empat komponen. Komponen tersebut adalah (a) Kompresor, (b)

Kondensor, (c) Pipa kapiler, (d) Evaporator, dan (e) Refrigeran. Berikut adalah

penjelasannya:

a. Kompresor

Fungsi kompresor layaknya fungsi jantung pada tubuh manusia dan

refrigeran sebagai darahnya. Kompresor memiliki dua saluran, yaitu saluran hisap

atau yang disebut suction dan saluran buang atau yang disebut discharge. Saluran

hisap dihubungkan dengan evaporator dan merupakan sisi bertekanan rendah,


30

sedangkan pada saluran buang dihubungkan dengan kondensor dan merupakan

sisi bertekanan dan bersuhu tinggi.

Refrigeran dalam fase gas pada tekanan dan temperature rendah dihisap

oleh kompresor menggunakan saluran hisap kemudian dimampatkan yang

menjadikan tekanan dan temperaturnya semakin naik. Selanjutnya dialirkan ke

kondensor melalui saluran buang.

Pada mesin siklus kompresi uap terdapat beberapa macam kompresor yang

biasanya digunakan. Semua jenis kompresor memiliki keunggulan masing-

masing. Dari semua jenis kompresor, pemilihan kompresor bergantung pada

kapasitas penggunaan mesin siklus kompresi uap dan penggunaan refrigeran pada

mesin siklus kompresi uap tersebut. Gambar 2.18 menyajikan gambar dari

kompresor rotary.

Gambar 2.18 Kompresor rotary

(Sumber: indonesian.alibaba.com)


31

b. Kondensor

Kondensor adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penukar kalor,

mengubah bentuk refrigeran dari bentuk gas hingga menjadi cair, dan

menurunkan suhu temperatur refrigeran. Pada bagian ini normalnya

menggunakan udara untuk sebagai media pendinginnya. Jumlah-jumlah kalor

yang ada pada refrigeran dilepaskan ke udara lepas dengan bantuan kipas. Agar

pelepasan kalor lebih cepat, pipa pada kondensor di desain berliku-liku dan

dilengkapi dengan sirip. Oleh sebab itu pembersihan sirip pipa pada bagian

kondensor sangatlah penting supaya perpindahan kalor dari refrigeran tidak

terganggu. Dan apabila sirip pada kondensor dibiarkan dalam keadaan kotor, bisa

menyebabkan turunnya performa kinerja sistem kompresi uap yang dapat

membuat udara yang dihasilkan menjadi kurang dingin.

Agar proses perubahan fase yang diinginkan ini dapat terjadi, maka kalor

yang ada di dalam refrigeran bertekanan tinggi harus dibuang keluar dari sistem

yaitu dibuang ke lingkungan sekitar. Adapun kalor ini berasal dari 2 sumber,

yaitu:

1. Kalor yang diserap oleh refrigeran ketika mengalami proses evaporasi.

2. Kalor yang dihasilkan oleh kerja yang dilakukan oleh kompresor selama

terjadinya proses kompresi.

Gas refrigeran bertekanan rendah dikompresi sehingga menjadi gas

refrigeran bertekanan tinggi dimana temperaturnya lebih tinggi dari


32

temperatur media pendingin kondensor. Media pendingin yang digunakan

biasanya air, udara, atau bisa juga kombinasi keduanya.

Dengan temperatur kondensasi yang lebih tinggi dari media pendingin maka

akan dengan mudah terjadi proses perpindahan kalor dari refrigeran ke media

pendingin. Seperti diketahui secara umum “kalor akan mengalir dari substansi

yang bertemperatur lebih tinggi ke substansi yang bertemperatur lebih rendah”.

Proses perpindahan kalor di kondensor terjadi dalam tiga tahapan, yaitu :

1. Penurunan temperatur refrigeran pada proses desuperheating sampai

mencapai temperatur kondensasi. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor

sensible.

2. Perubahan fase refrigeran dari fase gas jenuh menjadi fase cair jenuh. Pada

proses ini terjadi perpindahan kalor latent yang dinamakan dengan proses

kondensasi.

3. Pelepasan kalor dari refrigeran cair (sub-cooling) ke media pendingin. Pada

proses ini terjadi perpindahan kalor sensible. Proses ini dinamakan dengan

proses pendinginan lanjut.

Kapasitas kondensor adalah kemampuan kondensor untuk melepas kalor

dari refrigeran (sistem) ke media pendingin. Ada empat hal yang mempengaruhi

kapasitas kondensor, yaitu :

1. Material (bahan pembuat kondensor).

2. Luas area kondensor.

3. Perbedaan temperatur.


33

4. Kebersihan kondensor.

Gambar 2.19 Kondensor

c. Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Fungsi utama

pipa kapiler ini sangat vital karena pipa kapiler menghubungkan dua bagian

tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. Refrigeran

bertekanan tinggi sebelum melewati pipa kapiler akan diubah atau diturunkan

tekanannya. Penurunan tekanan refrigeran menyebabkan terjadinya penurunan

suhu. Pada bagian inilah refrigeran mencapai suhu terendah.

Gambar 2.20 Pipa kapiler


34

d. Evaporator

Evaporator berfungsi menyerap dan mengalirkan kalor dari udara dari

dalam ruangan ke refrigeran. Dan wujud cair refrigeran akan berubah wujud

menjadi gas setelah melewati pipa kapiler. Bisa dikatakan bahwa evaporator

adalah komponen yang berfungsi untuk menukar kalor. Pada prinsipnya udara

yang berada pada ruangan yang memiliki mesin siklus kompresi uap diserap oleh

evaporator dan masuk melewati sirip-sirip menjadi lebih rendah dari kondisi

semula.

Gambar 2.21 Evaporator

e. Refrigeran

Bahan pendingin atau refrigeran pada mesin siklus kompresi uap merupakan

suatu jenis zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair, ataupun

sebaliknya. Dalam sistem siklus kompresi uap, refrigeran bekerja untuk menyerap

panas dari ruangan sehingga udara yang berada pada ruangan tersebut menjadi

dingin. Refrigeran bersirkulasi secara terus-menerus melewati komponen utama

mesin siklus kompresi uap. Selama tidak ada kebocoran pada sistem, jumlah


35

refrigeran yang bersirkulasi tidak akan berkurang. Refrigeran yang digunakan

dalam pengambilan data adalah refrigeran dengan tipe R410A.

Syarat-syarat untuk kriteria refrigeran yang digunakan pada mesin siklus

kompresi uap adalah :

1. Tidak beracun.

2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara.

3. Bisa menjadi pelumas.

4. Tidak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem

pendingin.

5. Mempunyai titik didih yang rendah.

Tanda-tanda jika sebuah mesin siklus kompresi uap kekurangan refrigeran

(under charged) adalah sebagai berikut:

1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih rendah.

2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih rendah.

3. Pada pipa masuk menuju ke evaporator terjadi bunga es.

4. Pendinginan yang kurang baik.

Tanda-tanda jika mesin siklus kompresi uap kelebihan refrigeran (over

charged) yaitu :

1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih tinggi

2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih tinggi.

3. Kompresor bersuara lebih keras.

4. Pendinginan kurang baik.


36

Gambar 2.22 Refrigeran

2.1.3.2.2 Komponen Pendukung

Komponen pendukung adalah komponen yang apabila tidak terpenuhi maka

sistem masih dapat bekerja, karena fungsi dari komponen ini hanyalah sebagai

pelengkap agar sistem dapat bekerja lebih optimal. Alat pendukung dapat

berfungsi sebagai alat kontrol ataupun alat pengukur. Jadi untuk dapat

menghasilkan kerja sistem yang seimbang dengan efisiensi yang tinggi

diperlukan adanya komponen pendukung ini.

Komponen pendukung dari mesin siklus kompresi uap adalah sebagai

berikut: (a) Filter, (b) Low Pressure Gauge, (c) High Pressure Gauge, (d) Kipas.

Berikut adalah penjelasannya:

a. Filter

Filter atau bisa juga disebut strainer adalah komponen yang berguna untuk

menyaring kotoran yang ikut terbawa oleh refrigeran di dalam sistem siklus

kompresi uap. Jika filter sampai rusak maka kotoran yang masuk dan lolos dari

filter akan menyumbat pipa kapiler, dengan tersumbatnya pipa kapiler maka dapat

menyebabkan siklus refrigeran terganggu.


37

Gambar 2.23 Filter

b. Low Pressure Gauge

Low Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran saat

refrigeran masuk ke kompresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya

low pressure gauge memiliki warna biru tetapi pada mesin kami menggunakan

warna merah. Tekanan yang terukur adalah tekanan kerja evaporator atau tekanan

rendah dari mesin siklus kompresi uap.

Gambar 2.24 Low pressure gauge

c. High Pressure Gauge

High Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran saat

refrigeran keluar dari kompresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya

high pressure gauge memiliki warna merah. Tekanan yang terukur adalah


38

tekanan kerja kondensor atau tekanan tinggi dari mesin siklus kompresi uap.

Gambar 2.25 High pressure gauge

d. Kipas

Kipas digunakan untuk mengalirkan udara dari luar ruangan ke dalam

ruangan dan berfungsi untuk memadatkan udara. Pemadatan udara dapat terjadi

jika terjadi hambatan pada aliran udara. Pemadatan udara ini bertujuan untuk

menambah kandungan uap air dalam udara. Untuk proses pemadatan udara ini

digunakan dua buah kipas angin. Kipas angin diposisikan pada kecepatan yang

paling tinggi.

Gambar 2.26 Kipas


39

2.1.3.3 Perhitungan-perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Dengan melihat diagram P-h, nilai entalpi yang berada di dalam siklus

kompresi uap dapat diketahui. Dengan diketahuinya nilai entalpi maka nilai kerja

kompresi (Win), nilai kalor yang keluar (Qout), nilai kalor yang masuk (Qin),

Coefficient of Performance, dan nilai efisiensi dapat dihitung.

a. Nilai Kerja Kompresor

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran adalah perubahan entalpi yang

terjadi dari titik 1-2 (Gambar2.16). Perubahan entalpi yang terjadi dapat dihitung

dengan Persamaan (2.5) :

Win = h2–h1 …(2.5)


Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg)

h1 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk ke kompresor (kJ/kg)

h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari kompresor (kJ/kg)

b. Besarnya Energi Kalor yang Dilepas Oleh Kondensor (Qout)

Besarnya kalor yang dilepas oleh kondensor adalah perubahan entalpi yang

terjadi di dalam mesin dari titik 2-3 (Gambar 2.16). Perubahan entalpi yang terjadi

dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :

Qout=h2–h3 …(2.6)


Qout : Jumlah kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa

refrigeran (kJ/kg)

h3 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk ke kondensor (kJ/kg)


40

Win

h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari kondensor (kJ/kg)

c. Besarnya Energi Kalor yang Diserap Evaporator (Qin)

Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah perubahan entalpi yang

terjadi di dalam mesin dari titik 4-1 (Gambar 2.16). Perubahan entalpi yang terjadi

dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) :

Qin=h1–h4 …(2.7)


Qin : Jumlah kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

(kJ/kg)

h1 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari evaporator (kJ/kg)

h4 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk ke evaporator (kJ/kg)

d. COPAktual dan COPIdeal

COP merupakan besaran yang menyatakan kemampuan sistem untuk

menarik kalor dari udara lingkungan (di evaporator) per satuan daya kompresor.

COP yang akan dibahas di sini ada dua yaitu COPaktual dan COPideal.

COPaktual

COPaktual yaitu COP yang sebenarnya dimiliki oleh mesin siklus kompresi

uap. COPaktual dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.8) :

COPAktual = Qin ...(2.8)


COPAktual : Koefisien prestasi kerja mesin siklus kompresi uap secara aktual

Qin : Jumlah kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran


41

Tkond - Tevap

COPideal

(kJ/kg)

Win : Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (kJ/kg)

COPideal

COPideal adalah COP maksimal yang dimiliki oleh suatu mesin siklus

kompresi uap. COPideal dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.9):

COPideal = ____Tevap_______ ...(2.9)


COPideal : Koefisien prestasi kerja mesin siklus kompresi uap secara ideal

Tkond : Suhu mutlak kondensor (K)

Tevap : Suhu mutlak evaporator (K)

e. Efisiensi Mesin Siklus Kompresi Uap

Hasil dari perbandingan nilai COPaktual dan COPideal menghasilkan nilai

efisiensi siklus kompresi uap yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.10):

η=COPaktual x 100% ...(2.10)


η : Efisiensi mesin siklus kompresi uap

2.2. Tinjauan Pustaka

Yulius (2018) melakukan penelitian tentang mesin penghasil air aki yang

juga menggunakan mesin siklus kompresi uap dengan variasi yang dilakukan

adalah dengan kain basah dan tanpa kain basah. Mesin penghasil air aki ini

bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap dan 1 kipas. Komponen

utamanya adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, dan kipas.


42

Kompresor yang digunakan berdaya 1 PK dengan refrigeran R-22. Tujuan dari

penelitian ini adalah membuat dan merakit mesin penghasil air aki menggunakan

siklus kompresi uap dan 1 kipas dengan variasi ada kain basah dan tanpa kain

basah, mengetahui karakteristik dari mesin penghasil air aki menggunakan siklus

kompresi uap dan 1 kipas dengan variasi ada kain basah dan tanpa kain basah

yang telah dibuat: Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, efisiensi, juga mengetahui

jumlah air yang dihasilkan mesin perjam-nya. Penelitian ini dilakukan secara

eksperimen di Laboratorium. Variasi yang dilakukan pada penelitian adalah

menggunakan mesin siklus kompresi uap dan 1 kipas dengan kain basah dan tidak

basah. Kompresor yang digunakan berdaya 1 PK dengan refrigeran R-22. Mesin

ini bekerja dengan sistem terbuka. Dari hasil penelitian didapatkan hasil tetesan

paling banyak adalah dengan variasi menggunakan kain basah yaitu sebanyak

2190 ml/jam atau 4380 ml/2jam. Efisiensi paling besar juga didapatkan oleh

variasi dengan kain basah yaitu 80% dalam dua jam sedangkan tanpa kain basah

efisiensi diapatkan 73% selama dua jam juga.

Clinton (2018) melakukan penelitian tentang mesin penghasil air dari udara

menggunakan mesin siklus kompresi uap berdaya ¾ PK. Tujuan dari penelitian

ini adalah merancang mesin penghasil udara, mengetahui karakteristik mesin

penghasil air dari udara yang meliputi Win, Qin, Qout, COPaktual, COPideal, serta

efisiensi, juga mengetahui berapa liter air yang dapat dihasilkan perjamnya.

Penelitian ini secara melakukan eksperimen di Laboratorium. Refrigeran yang

digunakan adalah refrigeran jenis R410a. Variasi dalam penelitian ini adalah

kecepatan aliran udara yang dialirkan ke evaporator. Dari hasil penelitian yang


43

dilakukan dihasilkan : Mesin penghasil air dari udara yang bekerja dengan baik,

serta didapatkan beberapa karakteristik mesin penghasil air dari udara seperti nilai

Win tertinggi adalah 34,8 kJ/kg (4,7 m/s dan 3,2 m/s), nilai Qin tertinggi adalah 106

kJ/kg (4,7 m/s dan 3,2 m/s), nilai Qout tertinggi adalah 141 kJ/kg (4,7 m/s dan 3,2

m/s), nilai COPaktual tertinggi adalah 3,06 (4,7 m/s dan 3,2 m/s) dan besarnya nilai

COPideal tertinggi adalah 5,36 (4,7 m/s dan 3,2 m/s) dengan persentase efisiensi

terbesar sebesar 57 % (4,7 m/s dan 5,2 m/s), volume air terbanyak yang dihasilkan

adalah sebanyak 2,01 liter/jam (6,7 m/s dan 5,5 m/s).

Trinanda (2018) melakukan penelitian tentang pengaruh adanya blower

dan kipas terhadap karakteristik mesin pemanen air dari udara. Tujuan penelitian

ini adalah melakukan perancangan dan perakitan mesin pemanen air yang dapat

menghasilkan air dari udara, mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi

uap yang dipergunakan dalam mesin pemanen air dari udara yang menghasilkan

volume air terbanyak meliputi: nilai Win, nilai Qin, nilai Qout, nilai COPaktual,

COPideal, efisiensi, nilai laju aliran massa refrigeran, dan mengetahui volume air

yang dihasilkan mesin pemanen air dari udara per jam dalam satuan liter untuk

berbagai variasi penelitian. Kompresor yang digunakan berdaya 1 PK dengan

menggunakan refrigeran dengan jenis R22. Variasi dilakukan terhadap peralatan

yang digunakan untuk memasukkan udara, yaitu: (a) 2 kipas dengan 1 blower,

(b) 1 kipas dengan 1 blower, (3) 1 blower. Hasil penelitian menunjukkan bahwa:

mesin pemanen air dari udara berhasil dirancang dan dirakit serta dapat bekerja

dengan baik sesuai dengan yang diharapkan, mesin pemanen air dari udara yang

menghasilkan volume air terbanyak memiliki: nilai Win sebesar 45,1 kJ/kg,


44

nilai Qin sebesar 103,8 kJ/kg, nilai Qout sebesar 148,9 kJ/kg, nilai COPaktual

sebesar 2,302, nilai COPideal sebesar 4,296, nilai efisiensi sebesar 53,57 %,

banyaknya air yang dihasilkan mesin pemanen air dari udara yaitu sebesar 2,692

liter/jam (dengan 2 kipas dan 1 blower), 2,284 liter/jam (dengan 1 kipas dan 1

blower), 1,867 liter/jam (dengan 1 blower).

Ariestina (2018) melakukan penelitian tentang kondensat yang dihasilkan

oleh AC yang digunakan untuk air minum. Tujuan penelitian ini adalah

mengetahui kuantitas, kualitas, hubungan kondensat dengan merek dan umur AC

serta nilai ekonomis kondensat. Penentuan status kualitas awal air dilakukan

dengan menggunakan metode WQIDOE Malaysia dengan enam parameter

(DO,BOD, COD, TSS, NH3-N, dan PH). Selain metode WQIDOE tersebut,

dilakukan juga pengujian kandungan logam berat yang mungkin terdapat dalan

kondensat AC. Parameter logam itu antara lain: Pb, Cd, Mn, Cu, Ni, Co, B, Fe,

Cr, dan Zn. Dari hasil uji kualitas dari seluruh sampel kondensat, didapatkan nilai

WQI sebesar 57,67 (<2 tahun), 74,76 (2-4 tahun), dan 75,82 (>4 tahun). Dari nilai

WQI diketahui bahwa kondensat AC termasuk ke dalam kategori kelas III (sedikit

tercemar). Selain itu ditemukan jumlah kadar NH3-N pada sampel 1 dan 3 yang

melebihi batas baku. Berdasarkan hasil laboratorium kondensat AC yang telah

dipurifikasi dinyatakan sebagai air yang siap minum. Hal itu dilihat dari nilai

parameter fisika, kimia dan mikrobiologi kondensat yang berada di bawah baku

mutu yang ditetapkan. Pada analisa kelayakan ekonomi, didapatkan nilai NPV >0

dan nilai PP sebesar 2,97 (<1 tahun). Dari hasil penelitian dapat disimpulkan

bahwa kondensat AC harus melalui proses pemurnian terlebih dahulu jika akan


45

dijadikan bahan baku air minum, besarnya biaya konsumsi air minum bisa

dihemat hingga ±73% bila menggunakan kondensat AC, volume kondensat

semakin menurun namun kualitas kondesat semakin meningkat dengan

bertambahnya umur mesin AC.


46

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek penelitian ini adalah mesin penangkap air dari udara yang dirancang

dan dirakit sendiri menggunakan komponen yang umum dijual di pasaran.

Mesin penangkap air ini menggunakan mesin siklus kompresi uap berdaya 1

PK dan menggunakan refrigeran R410a. Dimensi dari mesin penangkap air ini

adalah panjang x lebar x tinggi = 170 cm x 100 cm x 80 cm. Mesin penangkap

air dari udara ini juga menggunakan 2 buah kipas yang digunakan untuk

pemadatan udara.

Gambar 3.1 Objek Penelitian

Keterangan pada Gambar 3.1:

a. Kompresor

b. Kondensor

c. Pipa kapiler

d. Evaporator

e. Filter


47

f. Kipas

g. Gelas ukur

h. Kipas kondensor

3.2 Alat dan Bahan Perakitan Mesin Penangkap Air dari Udara

Dalam penelitian ini dibutuhkan alat yang menunjang terwujudnya mesin

penangkap air dari udara.

3.2.1 Alat

a. Gergaji Kayu

Dalam proses gergaji kayu digunakan untuk memotong kayu atau triplek

yang digunakan untuk membuat kotak. Dapat juga digunakan juga untuk

melubangi kayu bagian dalam kotak.

b. Meteran

Meteran digunakan untuk mengukur dimensi bahan material agar sesuai

dengan ukuran yang telah didesain seperti ukuran panjang balok kayu untuk

rangka, luas tripleks untuk menutupi bodi mesin dan lain-lain.

c. Palu

Palu digunakan untuk membenamkan paku ke dalam kayu untuk

menyatukan komponen-komponen yang diperlukan.

d. Obeng

Obeng digunakan untuk mengencangkan atau mengendorkan sekrup.

e. Bor

Bor digunakan untuk melubangi triplek atau kayu yang akan dipasang

sekrup atau mur dan baut. Bisa juga digunakan untuk membuat awalan lubang


48

yang akan dijadikan ventilasi.

f. Gunting dan Pisau Cutter

Gunting digunakan untuk memotong kabel tise yang dipakai untuk

mengencangkan kipas dengan body mesin sedangkan pisau cutter digunakan

untuk memotong styrofoam yang dipakai sebagai pelapis bagian dalam mesin.

g. Gerinda Potong

Gerinda digunakan untuk membuat lubang pada sisi samping mesin dan

juga pada penyekat bagian dalam. Tujuan dibuat lubang adalah sebagai tempat

peletakkan kipas angin. Alat ini sangat berguna untuk mengganti fungsi gergaji

besi yang sulit memotong khususnya yang berbentuk lingkaran.

h. Tang Kombinasi

Tang kombinasi digunakan untuk melakukan pemotongan, penarikan,

mencabut paku dan pengikatan kawat pengencang komponen.

3.2.2 Bahan dan Komponen

Bahan dan komponen yang digunakan untuk membuat mesin penangkap

air dari udara adalah sebagai berikut:

a. Triplek

Lembaran triplek yang digunakan mempunyai ukuran 210 m x 90 m

dengan tebal 6 mm. Bahan ini digunakan untuk menutupi bodi mesin.

b. Kayu

Balok kayu dipakai untuk membuat rangka mesin penangkap air dari udara

serta sebagai tempat penyangga komponen kipas dan evaporator. Ukuran balok

yang digunakan adalah tebal 4 cm x lebar 6 cm x panjang 4 m.


49

c. Lakban dan Lem G

Lakban dan lem G digunakan untuk merekatkan bahan yang diperlukan.

Bisa juga digunakan untuk menutupi celah yang ada saat pengambilan data.

d. Roda Lemari

Roda lemari digunakan untuk mempermudah pemindahan mesin jika

diperlukan.

e. Engsel Pintu

Engsel pintu digunakan agar pintu pada mesin dapat dibuka dan ditutup.

f. Kompresor

Spesifikasi kompresor yang dipakai dalam penelitian ini adalah

kompresor dengan tipe Hermetik jenis rotary, dengan daya kompresor 1 PK,

tegangan sebesar 220-240 Volt, daya listrik 745 Watt, frekuensi listrik 50 Hz,

dan dengan arus sebesar 6,5 Ampere. Diameter kompresor 13 cm, tinggi

kompresor 29,5 cm.

g. Kondensor

Spesifikasi dari kondensor yang digunakan dalam penelitian adalah jenis

kondensor berpendingin udara, jenis pipa bersirip, bahan pipa tembaga, bahan

sirip aluminium, dengan jumlah sirip adalah 135 sirip. Diameter kondensor

yang digunakan adalah 0,4 in (1,016 cm). Ukuran dari kondensor yang

digunakan adalah p x l x t = 68 cm x 42 cm x 25 cm.

h. Pipa Kapiler

Spesifikasi pipa kapiler yang dipergunakan dalam penelitian adalah pipa

kapiler berdiameter 6,35 mm dan bahan pipa adalah tembaga.


50

i. Evaporator

Spesifikasi evaporator yang digunakan dalam penelitian adalah

evaporator jenis pipa bersirip, dengan diameter pipa 0,4 inci dan bahan pipa

evaporator yaitu tembaga. Bahan sirip evaporator adalah aluminium. Ukuran

evaporator yang digunakan adalah p x l x t = 66 cm x 20 cm x 16 cm.

j. Filter

Berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum refrigeran memasuki pipa

kapiler agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler dari kotoran lainnya.

k. Refrigeran

Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigeran dengan

jenis R410a.

l. Kipas

Kipas yang dipergunakan dalam mesin penangkap air dari udara ini

berjumlah 2 buah yang berada pada bagian paling kiri mesin (Gambar 3.1) atau

sebelum evaporator untuk proses pemadatan udara saat akan melewati

evaporator. Kipas yang digunakan berdiameter 25 cm dengan jumlah sudu 3.

Daya kipas adalah 35 Watt dengan voltase 220V.

m. Kipas Kondensor

Kipas kondensor adalah kipas yang terletak di sebelah kondensor. Kipas

ini berfungsi untuk membantu mengeluarkan kalor dari dalam kondensor

sehingga proses pertukaran kalor dari kondensor ke lingkungan menjadi lebih

cepat. Spesifikasi kipas adalah sebagai berikut:

Jumlah sudu : 3 buah


51

Diameter : 30 cm

Voltase : 220 Volt

Daya : 17 Watt

n. Blower Evaporator

Blower evaporator adalah blower yang berada di dalam evaporator.

Blower ini berfungsi untuk mengalirkan kalor dari luar evaporator menuju sirip-

sirip evaporator sehingga terjadi perpindahan kalor dan kemudian udara yang

telah dingin dikeluarkan menuju keluar evaporator. Spesifikasi blower adalah

sebagai berikut:

Diameter : 9,3 cm

Panjang blower : 53,3 cm

Voltase : 220 Volt

Daya : 20 Watt

o. Selang

Digunakan untuk mengalirkan air hasil pengembunan yang dihasilkan

oleh evaporator menuju gelas ukur. Ukuran selang yang digunakan adalah ¾

inchi.

p. Gelas Ukur Penampung Air

Gelas ukur digunakan untuk menampung air yang dihasilkan oleh mesin

penangkap air dari udara. Menggunakan gelas ukur supaya mudah melihat

perolehan yang dihasilkan.

3.2.3 Alat Ukur Penelitian

a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital


52

Termokopel digunakan untuk mengukur perubahan temperatur pada saat

penelitian. Cara kerja dari termokopel ini adalah pada ujung termokopel

diletakkan/ditempel pada bagian yang akan diukur temperaturnya. Gambar 3.2

menyajikan gambar termokopel dan penampil suhu digital.

Gambar 3.2 Termokopel dan penampil suhu digital

b. Hygrometer Analog

Hygrometer analog digunakan untuk mengukur kelembapan udara.

Gambar 3.3 Hygrometer analog

c. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu dalam pengambilan data. Waktu yang


53

diperlukan adalah setiap 10 menit sebanyak 12 kali dalam sekali pengambilan

data.

d. Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampung jumlah air yang keluar dari

selang keluaran evaporator.

Gambar 3.4 Gelas ukur

e. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang volume air yang

dihasilkan mesin penangkap air dari udara.

Gambar 3.5 Timbangan digital


54

f. Low Pressure Gauge

Low pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran saat

sebelum masuk kompresor.

g. High Pressure Gauge

High Pressure Gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran saat

keluar dari kompresor.

h. Anemometer

Anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Setelah

didapatkan kecepatan angin dikalikan dengan luas penampang tempat

keluarnya udara untuk memasukkan udara ke tempat pemampatan supaya

didapatkan debit aliran udara yang masuk.

Gambar 3.6 Anemometer

(Sumber: Amazon.com)

3.3 Tata Cara Penelitian

3.3.1 Alur Penelitian


55

Pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti yang tersaji pada

Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Skematik alur penelitian


56

3.3.2 Pembuatan Mesin Penangkap Air dari Udara

Langkah-langkah dalam pembuatan mesin penangkap air dari udara,

yaitu:

a. Melakukan perancangan bentuk dan dimensi ukuran mesin penangkap air

dari udara

b. Membuat rangka mesin penangkap air dari udara menggunakan material

yang sudah dipersiapkan.

c. Memasang komponen utama siklus kompresi uap, yaitu : kompresor,

kondensor, pipa kapiler, evaporator pada rangka yang telah dibuat.

d. Melakukan pemasangan triplek sebagai penutup badan rangka mesin.

e. Menutup celah-celah antara komponen kayu dan triplek menggunakan

perekat agar sirkulasi dalam ruangan mesin bekerja optimal.

f. Melakukan pemvakuman untuk menghilangkan udara, uap air dan

kotoran, yang terjebak dalam mesin siklus kompresi uap, dengan langkah-

langkah sebagai berikut:

1. Mempersiapkan 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. Menghidupkan kompresor, agar kotoran keluar melalui pipa kapiler

dan keluar ke filter.

4. Memastikan jarum pressure gauge menunjuk ke angka 0 Psia.


57

5. Memastikan tidak ada kebocoran sambungan pipa.

6. Mengelas ujung bekas potongan pipa kapiler.

g. Melakukan proses pengisian refrigeran jenis R410a, dengan langkah-

langkah sebagai berikut :

1. Memasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low

pressure) pada katup pengisian katup tengah pressure gauge, dan

ujung selang satunya disambungkan ke tabung refrigeran.

2. Menghidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran

secara perlahan-lahan. Setelah tekanan berada pada tekanan yang

diinginkan maka tutup kran pada tabung refrigeran.

3. Setelah selesai, lepaskan selang pressure gauge dan cek lubang

katup, sambungan pipa agar tidak terjadi kebocoran.

3.4 Metode Penelitian

Penelitian dilakukan dengan cara eksperimental. Ekesperimen dilakukan di

Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3.5 Variasi Penelitian

Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang menyala yang digunakan

untuk memasukkan udara. Kipas yang dimaksud adalah kipas yang pada

Gambar 3.8 berada paling kiri. Variasi yang digunakan adalah sebagai berikut:

a. Tidak ada kipas yang dinyalakan. (Debit udara: 0,226 m3/detik)

b. 1 kipas dinyalakan. (Debit udara: 1,125 m3/detik)

c. 2 kipas dinyalakan. (Debit udara: 2,25 m3/detik)

3.6 Skematik Pengambilan Data


58

Gambar 3.8 menyajikan gambar peletakkan alat ukur yang digunakan saat

melakukan pengujian.

Gambar 3.8 Posisi alat ukur

Keterangan Gambar 3.7:

A. TA

Hygrometer ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TdbA) dan

suhu udara basah (TwbA) pada saat sebelum memasuki ruangan pemadatan.

B. TB

Hygrometer ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TdbB) dan

suhu udara basah (TwbB) pada saat di dalam ruangan pemadatan.

C. TD

Termokopel ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TD) yang

keluar dari evaporator.

D. TE

Termokopel ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TE) yang

keluar dari kondensor.

E. P1


59

Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja evaporator saat

beroperasi (Pevap).

F. P2

Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja kondensor saat

beroperasi (Pkond).

3.7 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data pada penelitian primer didasarkan pada apa yang

ditampilkan oleh alat ukur yang dipergunakan di dalam penelitian. Pada

penelitian ini, mempergunakan alat ukur : termokopel, hygrometer, gelas ukur,

timbangan, stopwatch, dll. Untuk data sekunder mempergunakan diagram P-h

untuk mendapatkan data entalpi, suhu kerja kondensor, suhu kerja evaporator,

dan mempergunakan psychrometric chart untuk mendapatkan data-data :

kelembapan relatif, kelembapan spesifik, suhu titik embun, suhu udara basah,

dll. Untuk mendapatkan data-data sekunder diperlukan data-data primer untuk

menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram p-h. Untuk mendapatkan

data-data pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk

menggambarkan proses mesin pemanen air dari udara.

Langkah-langkah untuk mendapatkan data sebagai berikut :

a. Mempersiapkan alat ukur pada posisinya. Pastikan alat ukur sudah

dikalibrasi.

b. Memasang alat ukur.

c. Jika sudah siap semuanya, nyalakan mesinnya sesuai dengan variasinya.

d. Melakukan pencatatan data setiap 10 menit. Data-data penelitian dituliskan


60

pada tabel yang sudah dipersiapkan (Tabel 3.1)

e. Melakukan pengambilan data ulang dengan variasi yang lain.

Tabel 3.1 Tabel yang digunakan untuk mencatat hasil pengambilan data

3.8 Cara Mengolah Data

Cara yang digunakan untuk menganalisis dan menampilkan hasil adalah :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam Tabel 3.1. Kemudian

hitung rata-rata dari 3 kali percobaan setiap variasinya.

b. Setelah mendapatkan hasil rata-rata, kemudian menggambarkan siklus

kompresi uap pada diagram P-h dengan menggunakan data dari tekanan

kerja kondensor dan tekanan kerja evaporator.

c. Mencari besarnya suhu kondensor dan suhu evaporator pada diagram P-h

dengan menggunakan tekanan kerja kondensor dan tekanan kerja

evaporator.

d. Mencari kerja kompresor persatuan massa refrigeran.

Waktu

(menit)

Udara Refrigeran Hasil

Air TA TB

TD

(°C)

TE

(°C)

P1 Abs P2 Abs TdbA

(°C)

TwbA

(°C)

TdbB

(°C)

TwbB

(°C) (Bar) (Bar) (ml)


61

e. Menghitung kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.

f. Menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran.

g. Menghitung COPaktual dan COPideal pada mesin penangkap air dari udara.

h. Menghitung efisiensi mesin penangkap air dari udara.

i. Menggambarkan proses udara yang terjadi di dalam mesin penangkap air

pada psychrometric chart dengan menggunakan data-data suhu udara dari

hasil penelitian.

j. Menghitung massa air yang berhasil diembunkan, besarnya kandungan uap

air persatuan massa udara, laju aliran massa udara, dan debit aliran udara

dengan psychrometric chart yang telah digambarkan.

k. Menampilkan semua hasil data perhitungan dalam bentuk grafik.

l. Melakukan pembahasan terhadap hasil penelitian untuk berbagai variasi

penelitian.

3.9 Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan. Kesimpulan yang dibuat

dalam penelitian harus menjawab tujuan penelitian yang ada di Bab 1. Saran

dibuat untuk memberikan masukan agar jika penelitian dilakukan lagi, dapat

memberikan data hasil penelitian yang lebih baik.


62

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN,

DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Data yang dicatat dari penelitian mesin penangkap air dari udara yang

menggunakan siklus kompresi uap pada setiap variasi adalah: suhu udara kering

(TdbA) dan suhu udara basah (TwbA) sebelum masuk mesin penangkap air dari

udara, suhu udara kering (TdbB) dan suhu udara basah (TwbB) setelah dipadatkan

di ruang pemadatan, suhu udara kering yang keluar dari evaporator (TD), suhu

udara kering yang keluar dari kondensor (TE), dan volume air yang dihasilkan

mesin penangkap air setiap 10 menit selama dua jam pengambilan data. Untuk

mendapatkan suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tkond)

menggunakan tabel Thermodynamic Properties of DuPont Suva 410A

Refrigerant. Setiap variasi dilakukan tiga kali pengujian yang kemudian hasil

dari ketiga pengujian tersebut dirata-rata. Variasi dilakukan terhadap jumlah

kipas yang digunakan untuk memasukkan udara yaitu (a) tidak ada kipas yang

dinyalakan, (b) satu kipas dinyalakan, lalu yang terakhir (c) dua kipas

dinyalakan.

Kipas yang dipergunakan pada saat penelitian memiliki putaran kipas

sebesar 3600 rpm, daya 35 Watt, dan debit udara yang dihasilkan dari 1 kipas

adalah 1,125 m3/detik. Hasil rata-rata dari setiap variasi penelitian disajikan

pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.3


63

Tabel 4.1 Data hasil penelitian dengan variasi tanpa kipas dinyalakan

Waktu

(menit)

Udara Refrigeran

Hasil Air TA TB

TD (°C) TE (°C) P1 abs P2 abs

TdbA (°C) TwbA (°C) TdbB (°C) TwbB (°C) (bar) (bar) (ml)

0 26,833 23,667 27,500 25,500 21,367 28,267 8,230 23,927 0,000

10 26,667 23,833 28,000 25,500 20,333 28,600 8,782 24,938 275,000

20 26,833 24,167 28,167 25,500 20,133 28,733 8,920 25,490 613,333

30 26,833 24,000 28,133 25,500 19,867 28,600 8,920 25,490 915,000

40 27,000 24,167 28,167 25,500 20,067 28,700 8,920 25,674 1241,667

50 27,000 24,167 28,500 25,500 20,167 28,900 8,920 25,605 1565,000

60 27,167 24,167 28,667 25,500 20,100 29,133 8,965 25,605 1860,000

70 27,333 24,167 28,667 25,667 20,067 28,967 8,965 25,605 2165,000

80 27,333 24,167 28,667 25,667 20,167 29,000 8,965 25,662 2515,000

90 27,500 24,333 28,667 25,833 20,333 29,133 8,965 25,777 2826,667

100 27,833 24,333 28,917 25,833 20,333 29,233 9,011 25,835 3143,333

110 27,500 24,250 28,750 25,667 20,200 29,033 9,057 25,904 3461,667

120 27,333 24,417 28,833 25,667 20,433 29,067 9,057 25,835 3776,667

Rata-rata 27,167 24,141 28,433 25,603 20,274 28,874 8,898 25,488 1888,334 ml/jam

Catatan: P abs= Tekanan terukur pada pressure gauge + 1 atm


64

Tabel 4.2 Data hasil penelitian dengan variasi satu kipas dinyalakan

Waktu

(menit)

Udara Refrigeran

Hasil Air TA TB



0 25,333 23,167 26,333 24,667 20,600 27,467 8,322 23,996 0,000

10 25,333 23,333 26,167 24,417 19,400 27,267 8,690 24,686 320,000

20 25,167 23,333 26,167 24,417 19,200 27,233 8,736 24,858 635,000

30 25,167 23,333 26,167 24,417 19,367 27,100 8,736 25,030 966,667

40 25,167 23,250 26,083 24,500 19,300 26,967 8,782 24,961 1293,333

50 25,000 23,250 26,083 24,333 19,367 26,933 8,828 24,961 1625,000

60 25,000 23,333 26,167 24,333 19,233 27,033 8,828 24,915 1963,333

70 25,000 23,333 26,000 24,333 19,167 26,900 8,828 25,030 2295,000

80 24,833 23,500 26,167 24,333 19,367 26,900 8,828 25,030 2633,333

90 25,083 23,500 26,167 24,500 19,333 26,867 8,828 24,915 2971,667

100 25,083 23,500 26,333 24,667 19,267 26,867 8,828 24,915 3381,667

110 25,167 23,500 26,167 24,833 19,433 26,767 8,805 24,915 3646,667

120 24,667 23,583 26,333 24,333 19,300 26,667 8,805 24,915 4015,000

Rata-rata 25,077 23,378 26,179 24,468 19,410 26,997 8,757 24,856 2007,500 ml/jam



65

Tabel 4.3 Data hasil penelitian dengan variasi dua kipas dinyalakan

Waktu

(menit)

Udara Refrigeran

Hasil Air TA TB



0 24,333 22,167 24,167 23,500 18,767 25,000 7,449 21,468 0,000

10 23,917 22,333 24,250 23,250 18,367 25,000 8,460 23,077 353,333

20 24,000 22,333 24,333 23,500 18,400 25,167 8,690 23,536 703,333

30 23,833 22,500 24,500 23,333 18,500 25,167 8,736 23,536 1056,667

40 24,167 22,667 24,667 23,667 18,400 25,367 8,598 23,536 1416,667

50 24,167 22,583 24,833 23,667 18,533 25,500 8,598 23,651 1768,333

60 24,167 22,750 25,000 23,667 18,600 25,667 8,552 23,651 2133,333

70 24,167 22,667 25,167 23,667 18,467 25,800 8,644 23,421 2501,667

80 24,333 23,000 25,333 23,667 18,400 25,967 8,644 23,835 2853,333

90 24,333 23,000 25,333 23,583 18,533 26,100 8,621 23,766 3203,333

100 24,333 23,000 25,833 23,667 18,600 26,167 8,644 23,766 3540,000

110 24,667 23,000 25,833 24,000 18,633 26,333 8,598 23,651 3870,000

120 24,333 23,167 26,000 23,667 18,767 26,467 8,644 23,881 4218,333

Rata-rata 24,212 22,705 25,019 23,603 18,536 25,669 8,529 23,444 2109,167 ml/jam



66

Keterangan Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3:

a. TdbA : Suhu udara kering sebelum masuk ruang pemadatan udara (°C)

b. TwbA : Suhu udara basah sebelum masuk ruang pemadatan udara (°C)

c. TdbB : Suhu udara kering di dalam ruang pemadatan udara (°C)

d. TwbB : Suhu udara basah di dalam ruang pemadatan udara (°C)

e. TD : Suhu udara keluar evaporator (°C)

f. TE : Suhu udara keluar kondensor (°C)

g. P1 : Tekanan kerja evaporator (bar)

h. P2 : Tekanan kerja kondensor (bar)

i. Hasil air : jumlah air yang dihasilkan mesin (ml)

4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data

Dari data tekanan yang diperoleh kemudian menggambarkannya pada

diagram P-h. Pada penelitian ini menggunakan diagram P-h R410a. Agar nilai

entalpi tepat, data diambil dari tabel Thermodynamic Properties of DuPont Suva

410A Refrigerant, bukan dari grafik diagram P-h. Proses siklus kompresi uap

diasumsikan tanpa proses superheating dan subcooling. Besarnya nilai entalpi

di setiap titik, Tevap dan Tkond yang didapat dari masing-masing variasi disajikan

pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Nilai entalpi, Tevap dan Tkond.

Variasi h1

(kJ/kg)

h2

(kJ/kg)

h3

(kJ/kg)

h4

(kJ/kg)

Tevap

(Kelvin)

Tkond

(Kelvin)

0 kipas 423,49 450,25 271,22 271,22 276,498 315,166

1 kipas 423,37 450,61 269,22 269,22 275,914 314,258

2 kipas 423,15 451,097 264,88 264,88 275,166 311,706


67

Salah satu contoh gambar diagram P-h dari hasil penelitian dengan

variasi kedua kipas menyala disajikan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada Diagram P-h dengan kedua kipas

menyala tanpa proses superheating dan subcooling.

Gambar 4.1 adalah contoh diagram P-h yang akan digunakan dalam

contoh analisis dan perhitungan. Diagram P-h yang digunakan adalah diagram

P-h R410a karena mesin penangkap air yang digunakan dalam penelitian

menggunakan refrigeran dengan jenis R410a. Data yang digunakan untuk

menggambar diagram P-h adalah tekanan evaporator (P1), dan tekanan

kondensor (P2). Tekanan yang dimaksud adalah tekanan absolut. Dari hasil

Gambar 4.1 dapat diperoleh nilai entalpi h1, h2, h3 dan h4.

4.2.1 Perhitungan pada Diagram P-h

Dari Gambar 4.1 bisa didapatkan beberapa data yang akan digunakan

3

4

2

1

Tkond

Tevap

h3 = h4 h1 h2


68

untuk menganalisis karakteristik mesin siklus kompresi uap, diantaranya : besar

kalor yang diserap oleh evaporator (Qin), besar kalor yang dilepas oleh

kondensor (Qout), kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), COPaktual,

COPideal, dan efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ). Contoh perhitungan

diambil dari data dengan variasi kedua kipas menyala yang diambil dalam dua

jam. Berikut adalah perhitungannya:

a. Besar kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

Energi kalor yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan

Persamaan (2.7). Perhitungannya adalah sebagai berikut:

Qin = (h1 - h4)

= (423,15 - 264,88) kJ/kg

= 158,27 kJ/kg

Tabel 4.5 Data untuk hasil perhitungan Qin

Variasi h1 (kJ/kg) h4 (

kJ/kg) Qin (kJ/kg)

0 kipas 423,49 271,22 152,27

1 kipas 423,37 269,22 154,15

2 kipas 423,15 264,88 158,27

b. Besar kalor yang dilepaskan kondensor (Qout)

Energi kalor yang dilepaskan kondensor dapat dihitung dengan

Persamaan (2.6). Perhitungannya sebagai berikut:


69

Qout = (h2 – h3)

= (451,097 – 264,88) kJ/kg

= 186,217 kJ/kg

Tabel 4.6 Data untuk hasil perhitungan Qout


kJ/kg) Qout (kJ/kg)

0 kipas 450,25 271,22 179,03

1 kipas 450,61 269,22 181,39

2 kipas 451,097 264,88 186,217

c. Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan


Win = (h2 – h1)

= (451,097 – 423,15) kJ/kg

= 27,947 kJ/kg

Tabel 4.7 Data untuk hasil perhitungan Win


kJ/kg) Win (kJ/kg)

0 kipas 423,49 450,25 26,76

1 kipas 423,37 450,61 27,24

2 kipas 423,15 451,097 27,947

d. COPaktual


70

Win

27,947

Tkond - Tevap

311,706 – 275,166

COPaktual adalah COP sebenarnya yang dimiliki oleh mesin siklus

kompresi uap. COPaktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.8).

Perhitungannya sebagai berikut:

COPaktual = Qin

= 158,27

= 5,663

Tabel 4.8 Data untuk hasil perhitungan COPaktual

Variasi Win (kJ/kg) Qin (

kJ/kg) COPaktual

0 kipas 26,76 152,27 5,6902

1 kipas 27,24 154,15 5,6590

2 kipas 27,947 158,27 5,6632

e. COPideal

COPideal dapat dihitung dengan menggunakan suhu kerja kondensor dan

suhu kerja evaporator. Satuan yang digunakan adalah Kelvin, maka dari itu

sebelum dilakukan penghitungan suhu kerja kondensor dan suhu kerja

evaporator dijadikan Kelvin terlebih dahulu. COPideal dapat dihitung dengan


COPideal = ___Tevap_______

= _____275,166_______

= 7,531


71

COPideal

7,531

Tabel 4.9 Data untuk hasil perhitungan COPideal

Variasi Tevap (Kelvin) Tkond (Kelvin) COPideal

0 kipas 276,498 315,166 7,1506

1 kipas 275,914 314,258 7,1958

2 kipas 275,166 311,706 7,5305

f. Efisiensi

Hasil dari perbandingan nilai COPaktual dan COPideal menghasilkan nilai

efisiensi siklus kompresi uap. Efisiensi dapat dihitung dengan Persamaan

(2.10). Perhitungannya sebagai berikut:

η = COPaktual x 100%

= 5,663 x 100%

= 75,2033 %

Tabel 4.10 Data untuk hasil perhitungan efisiensi

Variasi COPaktual COPideal Efisiensi (%)

0 kipas 5,6902 7,1506 79,5771

1 kipas 5,6590 7,1958 78,6430

2 kipas 5,6632 7,5305 75,2033

4.3 Psychrometric Chart

Psychrometric Chart adalah diagram yang digunakan untuk melihat

proses-proses udara yang terjadi dalam mesin penangkap air dari udara saat


72

sedang beroperasi. Gambar 4.2 adalah contoh psychrometric chart dengan

variasi 2 kipas menyala.

Gambar 4.2 Proses udara yang terjadi pada pyschrometric chart dengan

variasi 2 kipas menyala

Pada Gambar 4.2, titik A adalah kondisi udara di lingkungan sebelum masuk ke

ruang pemadatan, titik B adalah kondisi udara saat sudah masuk ke ruang

pemadatan dan akan masuk evaporator, titik C adalah titik tempat terjadinya

pengembunan udara, titik D adalah kondisi udara dimana udara setelah

melewati evaporator, dan titik E adalah kondisi udara yang keluar melalui

kondensor.

Dari Gambar 4.2 dapat ditentukan nilai dari kelembapan relatif udara.

Nilai kelembapan relatif udara pada penelitian dibagi menjadi 2, yaitu:

kelembapan relatif udara sebelum dipadatkan (RHA) dan kelembapan relatif

WA

WB

Tevap

Tkond


73

Δt

udara setelah dipadatkan (RHB). Nilai RH sendiri didapatkan dari

psychrometric chart. Dari psychrometric chart dapat juga diperoleh nilai

kelembapan spesifik sebelum dan sesudah masuk evaporator (WA dan WB).

Nilai dari RH, WA, dan WB disajikan pada tabel 4.11.

Tabel 4.11 Data untuk nilai RH, WA, dan WB

Variasi RHA RHB WA WB

(%) (%) (kgair/kgudara) (kgair/kgudara)

0 kipas 77 78 0,0196 0,015

1 kipas 85 88 0,0188 0,0144

2 kipas 88 90 0,0178 0,0136

4.3.1 Perhitungan pada Psychrometric Chart

Dengan data yang sudah didapat dari psychrometric chart, maka kita bisa

menghitung laju aliran massa air yang diembunkan (ṁ air), besarnya perubahan

kandungan uap air persatuan massa udara (∆w), laju aliran massa udara (�̇�

udara), dan debit aliran udara (�̇�). Data yang digunakan untuk contoh perhitungan

adalah data dari pengujian dengan variasi 2 kipas menyala.

a. Laju Aliran Massa Air yang Diembunkan (ṁ air)

Laju alian massa yang diembunkan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.1). Dari data variasi 2 kipas menyala diketahui bahwa jumlah

rata-rata air yang dihasilkan selama dua jam adalah 4218,33 liter atau sama

dengan 4,218 kg, maka laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung

sebagai berikut :

ṁ air = m air


74

2 jam

= 4,218

=2,109 kgair/jam

Tabel 4.12 Data untuk perhitungan (ṁ air)

Variasi m air Δt

ṁ air (kgair/jam) Kg jam

0 kipas 3,776 2 1,888

1 kipas 4,015 2 2,007

2 kipas 4,218 2 2,109

b. Besarnya Perubahan Kandungan Uap Air Persatuan Massa Udara (∆w)

Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (ΔW) dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2). Contoh perhitungan diambil

dari data penelitian pada variasi 2 kipas menyala. Berikut merupakan hasil

perhitungan besar perubahan kandungan uap air persatuan massa udara:

∆W = WA-WB

= 0,0178-0,0136

= 0,0042 kgair/kgudara

Tabel 4.13 Data untuk perhitungan (ΔW)

Variasi WA WB

∆W (kgair/kgudara) (kgair/kgudara) (kgair/kgudara)

0 kipas 0,0196 0,015 0,0046

1 kipas 0,0188 0,0144 0,0044

2 kipas 0,0178 0,0136 0,0042

c. Laju Aliran Massa Udara (�̇� udara)


75

WA-WB

0,0042

1,2

ρ udara

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.3). Contoh perhitungan yang digunakan adalah data penelitian dengan variasi

2 kipas menyala. Berikut merupakan hasil perhitungan dari laju aliran massa

udara:

ṁ udara = ṁair

= 2,109

= 502,14 kgudara/jam

Tabel 4.14 Data untuk hasil perhitungan (�̇� udara)

Variasi

WA WB ṁ air �̇� udara

(kgudara/jam) (kgair/kgudara) (kgair/kgudara) (kgair/jam)

0 kipas 0,0196 0,015 1,888 410,43

1 kipas 0,0188 0,0144 2,007 436,3

2 kipas 0,0178 0,0136 2,109 502,14

d. Debit Aliran Udara (�̇�)

Debit aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4).

Contoh perhitungan menggunakan data pengujian dengan variasi 2 kipas

menyala. Berikut merupakan hasil perhitungan dari debit aliran udara:

�̇� = ṁudara

= 502,14

= 418,45 kgudara/m3


76

Tabel 4.15 Data untuk hasil perhitungan (�̇�)

Variasi �̇� udara

ρ

�̇� udara (kgudara/m3)

(kgudara/jam) (kg/m3)

0 kipas 410,43 1,2 342,03

1 kipas 436,3 1,2 363,58

2 kipas 502,14 1,2 418,45

4.4 Pembahasan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, semua data yang diperoleh

akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang agar lebih mudah dalam

memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan data hasil penelitian.

4.4.1 Pembahasan Hasil Data Penelitian terhadap Siklus Kompresi Uap

Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh data berupa tekanan kerja

evaporator (Pevap) dan tekanan kerja kondensor (Pkond) yang dapat digunakan

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

didapat dari diagram P-h berupa nilai entalpi untuk setiap variasi penelitian.

Dari nilai entalpi tersebut dapat diperoleh hasil perhitungan besar kalor

persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin), besar kalor persatuan

massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout), nilai kerja kompresor (Win),

Coefficient Of Performance aktual (COPaktual), Coefficient Of Performance

ideal (COPideal), dan nilai efisiensi (ƞ).

Dari hasil perhitungan, energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)

paling banyak yaitu pada variasi 2 kipas menyala dan energi kalor yang

dilepaskan oleh kondensor (Qout) paling banyak yaitu pada variasi 2 kipas

menyala. Sedangkan energi kalor yang diserap evaporator (Qin) paling sedikit


77

yaitu pada variasi tidak ada kipas menyala, begitu juga dengan kalor yang

dilepaskan oleh kondensor (Qout) paling sedikit pada variasi 0 kipas menyala.

Hal ini dikarenakan semakin banyaknya peralatan yang digunakan untuk

memasukkan udara ke evaporator maka debit udara akan semakin besar dan

akan membuat energi kalor yang diserap oleh evaporator semakin besar juga.

Diagram dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4

Gambar 4.3 Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk semua

variasi

Gambar 4.4 Besar kalor yang dilepas kondensor (Qout) untuk semua variasi


78

Data hasil perhitungan kerja kompresor yang paling tinggi yaitu pada

variasi 2 kipas menyala dengan nilai 27,947 kJ/kg sedangkan yang paling rendah

terjadi pada variasi 0 kipas menyala dengan nilai 26,76 kJ/kg. Pada Gambar 4.5

menunjukkan bahwa perubahan Win terjadi namun tidak terlalu signifikan. Hal

tersebut menyatakan bahwa jumlah alat yang digunakan untuk memasukkan

udara cenderung tidak terlalu mempengaruhi kerja kompresor per satuan massa

refrigeran. Gambar 4.5 menyajikan nilai kerja kompresor (Win) untuk semua

variasi.

Gambar 4.5 Nilai kerja kompresor (Win) untuk semua variasi

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai COPaktual tertinggi adalah data

dengan variasi 0 kipas menyala sedangkan untuk COPideal didapatkan nilai

tertinggi pada data dengan variasi 2 kipas menyala. Untuk nilai terendah pada

COPaktual adalah data dengan variasi 1 kipas menyala sedangkan untuk nilai

terendah pada COPideal adalah data dengan variasi 0 kipas menyala. Nilai

COPaktual adalah nilai kerja mesin yang sebenarnya atau rasio dari besar kalor


79

yang diserap evaporator terhadap kerja kompresor. Yang mempengaruhi

besarnya nilai COPaktual dan COPideal juga adalah nilai entalpi dan suhu

refrigeran mesin. Untuk nilai COPideal juga sangat berpengaruh pada suhu saat

evaporasi dan saat kondensasi. Grafik dari COPaktual dan COPideal dapat dilihat

pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.7.

Gambar 4.6 COPaktual untuk semua variasi

Gambar 4.7 COPideal untuk semua variasi


80

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai efisiensi paling tinggi adalah data

pada variasi 0 kipas menyala sedangkan nilai efisiensi paling rendah adalah data

pada variasi 2 kipas menyala. Data tersebut menunjukkan bahwa banyaknya

kipas yang digunakan untuk memadatkan udara berbanding terbalik dengan

efisiensi. Hal tersebut disebabkan karena penambahan variasi memberikan

beban tambahan pada mesin siklus kompresi uap. Gambar 4.8 menunjukkan

grafik dari efisiensi.

Gambar 4.8 Efisiensi untuk semua variasi

4.4.2 Pembahasan Hasil Data Penelitian Terkait Psychrometric Chart

Dari hasil penelitian, diperoleh data berupa suhu udara kering (TdbA) dan

suhu udara basah (TwbA) sebelum masuk ruang pemadatan, suhu udara kering

(TdbB) dan suhu udara basah (TwbB) setelah di dalam ruang pemadatan, suhu

udara kering yang keluar dari evaporator (TD), suhu udara kering yang keluar

dari kondensor (TE), dan volume air dari ketiga variasi penelitian. Data tersebut

dapat digunakan untuk menggambar proses udara pada mesin penangkap air

dari udara pada psychrometric chart dan dapat diperoleh hasil perhitungan


81

berupa laju aliran massa yang diembunkan (ṁair), besarnya perubahan kandungan

uap air persatuan massa udara (∆w), laju aliran massa udara (�̇�udara), dan debit

aliran udara (�̇�).

Dari data hasil perhitungan, laju aliran massa air yang paling tinggi terjadi

pada variasi 2 kipas menyala, dan laju aliran massa air paling sedikit terjadi

pada variasi 0 kipas menyala. Hal ini dikarenakan besarnya laju aliran massa air

berpengaruh terhadap banyaknya udara yang dimasukkan ke dalam evaporator

dengan menggunakan peralatan tambahan untuk memasukkan udara. Dengan

menggunakan tambahan peralatan seperti 2 buah kipas membuktikan bahwa

hasil air yang dihasilkan lebih banyak dari variasi lainnya. Debit udara 0 kipas

dinyalakan adalah 0,226 m3/detik, debit udara jika 1 kipas dinyalakan adalah

1,125 m3/detik, sedangkan debit udara jika 2 kipas dinyalakan adalah 2,25

m3/detik. Hasil penelitian untuk semua variasi dapat dilihat pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Laju aliran massa yang diembunkan


82

Dari data hasil perhitungan didapatkan nilai besarnya perubahan

kandungan uap air persatuan massa udara (∆w) paling besar adalah pada variasi

0 kipas menyala sedangkan paling rendah pada variasi 2 kipas menyala. Hal ini

terjadi karena pengujian dan pengambilan data dengan variasi 2 kipas menyala

memiliki rata-rata kelembapan paling tinggi, kelembapan udara semakin tinggi

membuat kandungan uap air semakin tinggi juga. Hasil penelitian dapat dilihat

pada Gambar 4.10 untuk penelitian semua variasi.

Gambar 4.10 Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara

Besarnya nilai laju aliran massa udara (�̇� udara) tertinggi terjadi pada

variasi 2 kipas menyala dan nilai laju aliran paling rendah terjadi pada variasi 0

kipas menyala. Hal ini terjadi karena penggunaan tambahan peralatan yang

banyak yang membuat jumlah uap air yang diembunkan paling tinggi. Hal ini

terjadi pada variasi 2 kipas menyala, sehingga membuat nilai laju aliran massa

udara menjadi yang tertinggi dibandingkan dengan variasi lainnya. Hasil

penelitian untuk laju aliran massa udara dapat dilihat pada Gambar 4.11.


83

Gambar 4.11 Laju aliran massa udara

Debit aliran udara yang menghasilkan nilai tertinggi terjadi pada variasi 2

kipas menyala kemudian diikuti oleh variasi 1 kipas menyala dan yang terakhir

yang paling rendah terjadi pada variasi 0 kipas menyala. Hal ini karena debit

aliran udara berpengaruh pada laju aliran massa udara terhadap massa udara itu

sendiri. Bisa dilihat sebelumnya nilai massa udara tertinggi terjadi pada variasi

2 kipas menyala, oleh karena itu untuk nilai debit aliran udara yang tertinggi

juga terjadi pada variasi 2 kipas menyala. Hasil penelitian semua variasi dapat

dilihat pada Gambar 4.12

Gambar 4.12 Debit aliran udara


84

Volume air yang tertinggi terjadi pada variasi yang menggunakan

peralatan tambahan 2 buah kipas dinyalakan. Peralatan tambahan yang

dipergunakan untuk memasukkan udara yang melewati ruang pemadatan

berguna untuk menambah volume air yang dihasilkan. Kipas pemadat berfungsi

untuk menambah kelembapan spesifik udara dari lingkungan ke evaporator. Hal

ini terjadi karena semakin banyaknya udara yang dimasukkan ke evaporator

yang telah melewati ruang pemadatan, udara tersebut menjadi lebih padat dan

membuat kelembapan spesifik lebih besar sehingga membuat meningkatnya

volume air yang dihasilkan. Hasil penelitian semua variasi dapat dilihat pada

Gambar 4.13.

Gambar 4.13 Hasil volume air dari semua variasi

Dengan adanya peralatan yang digunakan untuk memadatkan udara di

dalam mesin penangkap air dari udara seperti kipas membuat volume air yang

dihasilkan menjadi lebih banyak. Hal ini dikarenakan kipas pemadat membuat


85

kelembapan spesifik meningkat dari lingkungan sekitar ke evaporator yang

akan membuat meningkatnya nilai kandungan uap air dalam udara. Namun

semakin banyak alat yang digunakan untuk memadatkan udara membuat

efisiensi dari mesin itu semakin menurun. Saat mesin sudah mencapai batasnya

banyaknya alat yang digunakan untuk memadatkan udara juga tidak akan

berpengaruh pada volume air yang dihasilkan.


86

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh penulis dapat disimpulkan

sebagai berikut:

a. Mesin penangkap air dari udara berhasil dirancang dan dirakit sesuai dengan

sesuai dengan harapan dan dapat bekerja dengan baik.

b. Volume air tertinggi yang mampu dihasilkan mesin penangkap air dari

udara adalah 2,109 liter/jam yaitu pada variasi 2 kipas dinyalakan.

c. Karakteristik mesin siklus kompresi uap yang menghasilkan air paling

banyak (2,109 liter/jam) dengan variasi 2 kipas dinyalakan dan daya

kompresor sebesar 1 PK:

1. Nilai Qin sebesar 158,27 kJ/kg.

2. Nilai Qout sebesar 186,217 kJ/kg.

3. Nilai Win sebesar 27,947 kJ/kg.

4. Nilai COPaktual sebesar 5,663.

5. Nilai COPideal sebesar 7,531.

6. Nilai efisiensi sebesar 75,203 %.

5.2 Saran

Adapun saran yang peneliti sampaikan dari hasil penelitian adalah sebagai

berikut:


87

1. Jika ingin mendapatkan volume air yang lebih banyak sebaiknya

menggunakan kipas yang dapat mengalirkan debit udara lebih besar atau

menambah jumlah kipas yang digunakan.

2. Jika ingin mendapatkan volume air yang lebih banyak bisa menurunkan

suhu di titik D pada psychrometric chart dengan cara menurunkan suhu

kerja evaporator.

3. Jika ingin mendapatkan volume air lebih banyak bisa menaikkan suhu di

ruang pemadatan atau di titik B pada psychrometric chart.


88

DAFTAR PUSTAKA

Cengel, Y.A. dan Boles, M.A. (2006). Thermodynamics: An Engineering

Approach, 5th edition. New York: McGraw-Hill Book.

Fanani, Ariestina. (2018). Studi Pemanfaatan Air Kondensat AC Sebagai Alternatif

Bahan Baku Air Minum dengan Menggunakan Water Purifier di Kota

Bandar Lampung. Tesis pada Magister Teknik Universitas Lampung: tidak

diterbitkan.

Gaol, Clinton Lumban. (2018). Mesin Penghasil Air dari Udara dengan

Menggunakan Komponen Air Conditioner 3/4 PK. Skripsi pada Teknik

Mesin USD Yogyakarta: tidak diterbitkan.

Monica, Trinanda. (2018). Pengaruh Adanya Blower dan Kipas Terhadap

Karakteristik Mesin Pemanen Air dari Udara. Skripsi pada Teknik Mesin

USD Yogyakarta: tidak diterbitkan.

Moran, Michael J. dan Shapiro, Howard N. (2004). Termodinamika Teknik Jilid 2.

Jakarta: Erlangga.

Purwadi, PK dan Kusbandono, Wibowo. (2016). “Pengaruh Adanya Kipas yang

Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor Terhadap COP dan Efisiensi

Mesin Pendingin Showcase.”

https://journal.itny.ac.id/index.php/ReTII/article/view/472 Diakses tanggal

20 Oktober 2019

Wahana, Yulius Tri. (2018). Karakteristik Mesin Penghasil Air Aki Menggunakan

Mesin Siklus Kompresi Uap dan 1 Kipas dengan Variasi Ada Kain Basah


https://journal.itny.ac.id/index.php/ReTII/article/view/472

89

dan Tanpa Kain Basah. Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta: tidak

diterbitkan.


90

LAMPIRAN

Diagram P-h pada variasi 0 kipas dinyalakan


4

3 2

1 Tevap

Tkond

h3 = h4 h1 h2

Tkond

Tevap

h3 = h4 h1 h2

2

1

3

4


91


Psychrometric chart pada variasi 0 kipas dinyalakan

A

B C

D E Tkond

Tevap

WB

WA


92



B

A

C

D

E

WA

WB Tkond

Tevap


93

Tabel Thermodynamic Properties of DuPont Suva 410A


94


95


96


pengaruh jumlah kipas terhadap karakteristik mesin … · 2020. 2. 4. · dehumidifikasi....

Documents