pengaruh kecepatan putar kipas udara masuk ...air aki berjenis aquades merupakan air murni hasil...

i

PENGARUH KECEPATAN PUTAR KIPAS UDARA MASUK

PADA MESIN PENGHASIL AIR AKI DENGAN

SIKLUS KOMPRESI UAP

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin

Oleh :

Aji Sutomo

NIM : 155214037

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE EFFECT OF THE FAN SPEED TOWARD ACCU WATER

PRODUCING MACHINE WITH A VAPOR

COMPRESSION CYCLE

A SARJANA TEKNIK THESIS

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

By

Aji Sutomo

Student Number : 155214037

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


vii

ABSTRAK

Air aki berjenis aquades merupakan air murni hasil proses destilasi atau

penyulingan, yang dapat dimanfaatkan untuk isi ulang air aki. Tujuan dari

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

siklus kompresi uap. (b) Mengetahui banyaknya jumlah air yang dihasilkan oleh

mesin penghasil air aki dengan variasi kecepatan putar kipas udara masuk. (c)

Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki

yang menghasilkan volume air terbanyak, meliputi Qin, Qout, Win, COPactual,

COPideal, efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran.

Penelitian ini di laksanakan di Laboratorium Energi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Mesin

Penghasil Air Aki ini bekerja dengan siklus kompresi uap dengan penambahan

sistem pencurah air. Komponen utamanya adalah Kompresor, Kondensor,

Evaporator, Pipa Kapiler dan Kipas. Mesin ini bekerja dengan sistem terbuka

dengan menggunakan fluida kerja refrigeran R410a dan kompresor berdaya 1 PK.

Penelitian ini dilakukan dengan variasi kecepatan putar kipas udara masuk (1) 0

rpm, (2) 2000 rpm, (3) 3800 rpm, (4) 4900 rpm. Penelitian dilakukan selama 120

menit untuk setiap variasi dan akan akan dilakukan 2 kali pengambilan data pada

setiap variasi yang dilakukan.

Dari hasil penelitian diperoleh hasil (a) Mesin penghasil air aki dengan

siklus kompresi uap dan menggunakan tambahan pencurah air (humidifier) telah

berhasil dirakit dan dapat bekerja sesuai dengan fungsinya (b) Volume air aki

yang dihasilkan mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap rata – rata per

jamnya, untuk variasi kecepatan putar kipas 0 rpm sebesar 2,29 liter/jam, untuk

variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm sebesar 2,385 liter/jam, untuk variasi

kecepatan putar kipas 3800 rpm sebesar 2,36 liter/jam, dan untuk kecepatan putar

kipas 4900 rpm sebesar 2,26 liter/jam. (c) Karakteristik mesin siklus kompresi uap

pada mesin penghasil air aki yang memberikan volume air aki terbanyak per

jamnya memiliki nilai kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran

(Qin) sebesar 151,7 kJ/kg, nilai kalor yang dilepas kondensor per satuan massa

refrigeran (Qout) sebesar 177,4 kJ/kg, nilai kerja kompresor per satuan massa

refrigeran (Win) sebesar 25,7 kJ/kg, COPaktual sebesar 5,9, COPideal sebesar 7,84,

efisiensi (η) sebesar 75,21 %, dan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁref) sebesar

0,0171 kg/s.

Kata Kunci : Mesin penghasil air aki, Siklus kompresi uap, Psychrometric Chart,

P-h diagram.


viii

ABSTRACT

Aquades water is pure water from distillation or distillation process, which

can be used to refill the accu water. The aims of this research are: (a) Designing

and assembling an accu water producing machine with a vapor compression cycle.

(b) Knowing the amount of water produced by the accu water producing machine with fan rotation speed variation. (c) Knowing the characteristics of vapor compression cycle machine on the accu water producing machine which produced the most volume water, including Qin, Qout, Win, COPactual, COPideal, efficiency, and mass flow rate of refrigerants.

This research was conducted in the Mechanical Engineering Laboratory,

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The

accu water producing machine worked with vapor compression cycle using

additional humidifier. The main components are compressors, condensers,

evaporators, capillary pipes, and fan. This machine worked with an open system

using R410a refrigerant working fluid and 1 PK compressor. This research was

conducted with fan rotation speed variations at (1) 0 rpm, (2) 2000 rpm, (3) 3800

rpm, (4) 4900 rpm. In this research, each variation lasted for 120 minutes and the

data collection was done two times in each variation.

The results of this study showed that (a) The accu water producing machine

with vapor compression cycle using additional humidifier has been successfully

assembled and can work according to its function. (b) The volume of the accu

water produced by accu water producing machine with an average vapor

compression cycle per hour, for variations at 0 rpm was 2,29 liters/hour, for

variations at 2000 rpm was 2,385 liters/hour, for variations at 3800 rpm was 2,36

liters/hour, and for variations at 4900 rpm was 2,26 liters/hour. (c) The

characteristics of the vapor compression cycle machine in the accu water producing

machine that generated the most accu water had a heating value absorbed by the

evaporator per unit mass of refrigerant (Qin) of 151,7 kJ/kg, the calorific value

released by the condenser per mass unit refrigerant (Qout) was 177,4 kJ/kg, the

work value of the compressor per mass unit of refrigerant (Win) was 25,7 kJ/kg,

COPactual was 5,9, COPideal was 7,84, efficiency (η) was 75,21%, and the value

of the mass flow rate of the refrigerant (ṁref) was 0,0171 kg/s.

Keywords: Mesin penghasil air aki, Siklus kompresi uap, Psychrometric Chart,

Ph diagram.


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas

berkat dan rahmat serta pelindungan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

penyusunan skripsi dengan baik dan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat bagi penulis untuk mendapatkan

gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yoyakarta.

Untuk menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini penulis

menyadari bahwa dalam prosesnya melibatkan banyak pihak. Maka pada

kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

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

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, dan sekaligus

sebagai Dosen Pembimbing skripsi.

3. Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra, sebagai Dosen Pembimbing Akademik.

4. (Alm) Prof. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, sebagai Dosen Pembimbing

Akademik.

5. Seluruh Dosen Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta, yang telah mendampingi dan mendidik sehingga

penulis mendapatkan ilmu dan dapat menyelesaikan skripsi ini.

6. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi, Program

Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta.

7. Fransiskus Xaverius Suwaji dan Hanna Tukirah, sebagai orang tua penulis,

yang telah memberi doa dan dukungan baik secara moril maupun materi

selama penulis menimba ilmu di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

8. Debora lasma Julita Larasati Simanjuntak, yang selalu menemani dan

memberi semangat kepada penulis sampai terselesaikannya skripsi ini.


xi

DAFTAR ISI

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

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

LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS ................................ v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI…………………... vi

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

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

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

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

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

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xvii

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

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

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

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

1.4 Batasan Penelitian........................................................................ 4

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

BAB 11 DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ......................... 6

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

2.1.1 Air Aki ......................................................................................... 6

2.1.2 Siklus Kompresi Uap ................................................................... 7

2.1.2.1 Proses – proses pada P-h Diagram dan T-s Diagram .................. 8

2.1.2.2 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap ...................................... 11


xii

2.1.2.3 Komponen Utama Mesin Siklus Kompresi Uap ......................... 14

2.1.3 Psychrometric Chart.................................................................... 15

2.1.3.1 Parameter – parameter pada Psychrometric Chart ...................... 17

2.1.3.2 Proses – proses yang terjadi pada Udara dalam

Psychrometric Chart.................................................................... 18

2.1.3.3 Proses – proses yang terjadi pada Mesin Penghasil Air Aki ....... 25

2.1.3.4 Perhitungan pada Psychrometric Chart ....................................... 29

2.2 Tinjauan Pustaka.......................................................................... 30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 34

3.1 Objek Penelitian .......................................................................... 34

3.1.1 Metodologi Penelitian.................................................................. 35

3.1.2 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................... 35

3.1.2.1 Alat .............................................................................................. 35

3.1.2.2 Bahan ........................................................................................... 39

3.1.2.3 Alat Bantu Perlengkapan ............................................................. 43

3.1.2.4 Komponen Utama Mesin ............................................................. 47

3.2 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki ............................... 52

3.3 Alur Penelitian ............................................................................. 54

3.4 Variasi Penelitian ......................................................................... 55

3.5 Cara Pengambilan Data ............................................................... 55

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN

PEMBAHASAN .......................................................................... 58

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................ 58

4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap .............................................. 63


xiii

4.2.1 P-h Diagram ................................................................................. 63

4.2.2 Psychrometric Chart.................................................................... 69

4.3 Pembahasan ................................................................................. 73

BAB V PENUTUP ................................................................................... 83

5.1 Kesimpulan .................................................................................. 83

5.2 Saran ............................................................................................ 84

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 85

LAMPIRAN ............................................................................................................. 86


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangkaian komponen utama mesin siklus kompresi uap ............. 8

Gambar 2.2 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ......................................... 8

Gambar 2.3 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ......................................... 9

Gambar 2.4 Psychrometric Chart ..................................................................... 16

Gambar 2.5 Parameter-parameter pada Psychrometric Chart .......................... 18

Gambar 2.6 Proses – proses pada Psychrometric Chart ................................... 19

Gambar 2.7 Proses Cooling dan Dehumidifying ............................................... 20

Gambar 2.8 Proses Heating .............................................................................. 21

Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying ................................................... 21

Gambar 2.10 Proses Cooling .............................................................................. 22

Gambar 2.11 Proses Humidifying ....................................................................... 23

Gambar 2.12 Proses Dehumidifying ................................................................... 23

Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying ............................................... 24

Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying .................................................. 25

Gambar 2.15 Titik – titik proses pada mesin penghasil air aki ........................... 25

Gambar 2.16 Proses – proses pada mesin penghasil air aki ............................... 26

Gambar 3.1 Skematik Mesin Penghasil Air Aki ............................................... 34

Gambar 3.2 Obeng ............................................................................................ 35

Gambar 3.3 Meteran ......................................................................................... 36

Gambar 3.4 Penggaris siku ............................................................................... 36

Gambar 3.5 Mistar baja ..................................................................................... 37

Gambar 3.6 Pisau cutter .................................................................................... 37

Gambar 3.7 Mesin las ....................................................................................... 37

Gambar 3.8 Mesin gerinda tangan .................................................................... 38


xv

Gambar 3.9 Sikat dan palu las .......................................................................... 38

Gambar 3.10 Triplek ........................................................................................... 39

Gambar 3.11 Plat aluminium .............................................................................. 39

Gambar 3.12 Container box ................................................................................ 40

Gambar 3.13 Besi persegi berongga ................................................................... 40

Gambar 3.14 Gas refrigeran R410a .................................................................... 41

Gambar 3.15 Pipa plastik .................................................................................... 41

Gambar 3.16 Resin dan Katalis........................................................................... 42

Gambar 3.17 Baut ulir ......................................................................................... 42

Gambar 3.18 Elbow dan T .................................................................................. 43

Gambar 3.19 Hygrometer ................................................................................... 44

Gambar 3.20 Thermocouple dan penampil suhu digital ..................................... 44

Gambar 3.21 Stopwatch ...................................................................................... 45

Gambar 3.22 Gelas ukur ..................................................................................... 45

Gambar 3.23 Tachometer .................................................................................... 46

Gambar 3.24 Anemometer................................................................................... 46

Gambar 3.25 Evaporator ..................................................................................... 47

Gambar 3.26 Kompresor ..................................................................................... 48

Gambar 3.27 Kondensor ..................................................................................... 49

Gambar 3.28 Pipa kapiler.................................................................................... 50

Gambar 3.29 Pompa air ...................................................................................... 51

Gambar 3.30 Kipas angin ................................................................................... 52

Gambar 3.31 Skema Alur Penelitian Mesin Penghasil Air Aki .......................... 54

Gambar 3.32 Skema penempatan alat ukur ........................................................ 56


xvi

Gambar 4.1 Diagram P-h salah satu variasi dengan kecepatan putar kipas

udara masuk 2000 rpm .................................................................. 64

Gambar 4.2 Psychrometric chart salah satu variasi dengan kecepatan putar

kipas udara masuk 2000 rpm......................................................... 70

Gambar 4.3 Volume air aki yang dihasilkan setiap 10 menit ........................... 76

Gambar 4.4 Perbandingan kecepatan putar kipas udara masuk dengan

volume air aki yang dihasilkan per jam ........................................ 77

Gambar 4.5 Perbandingan jumlah pertambahan kandungan air dalam udara

yang berhasil diembunkan evaporator .......................................... 77

Gambar 4.6 Perbandingan laju aliran massa udara ........................................... 79

Gambar 4.7 Perbandingan nilai debit aliran ..................................................... 81

Gambar A.1 Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap .................... 86

Gambar B.1 Foto proses pemotongan besi persegi berongga............................ 87

Gambar B.2 Foto pembuatan lubang bak pencurah air ..................................... 87

Gambar C.1 Psychrometric chart pada variasi kecepatan putar kipas 0 rpm

(kipas off) ...................................................................................... 88

Gambar C.2 Psychrometric chart pada variasi kecepatan putar kipas 2000

rpm ................................................................................................ 89


rpm ................................................................................................ 90


rpm ................................................................................................ 91

Gambar D.1 P-h diagram pada variasi kecepatan putar kipas 0 rpm (kipas

off) ................................................................................................. 92

Gambar D.2 P-h diagram pada variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm ........... 93




xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil penelitian dengan kecepatan putar kipas udara masuk 0

rpm ................................................................................................ 59

Tabel 4.2 Hasil penelitian dengan kecepatan putar kipas udara masuk

2000 rpm ....................................................................................... 60


3800 rpm ....................................................................................... 61


4900 rpm ....................................................................................... 62

Tabel 4.5 Data P-h diagram........................................................................... 68

Tabel 4.6 Data perhitungan P-h diagram ...................................................... 69

Tabel 4.7. Data kelembaban spesifik ............................................................. 71

Tabel 4.8 Data hasil perhitungan psychrometric chart ................................. 73


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Aki atau accumulator merupakan sebuah alat yang dapat menyimpan

energi listrik dalam bentuk energi kimia. Aki masih menjadi salah satu komponen

pokok dalam kendaraan bermotor dan sebagai sumber utama energi listrik. Aki

memiliki dua jenis, yaitu aki kering dan aki basah. Aki basah memiliki

keunggulan energi listrik yang lebih besar dari pada aki kering. Tetapi dalam

proses bekerjanya aki basah memerlukan air aki (accu water). Air aki biasanya

dibuat melalui proses penyulingan (destilasi) atau dengan proses demineralisasi.

Proses penyulingan (destilasi) dilakukan dengan cara mendidihkan air

sampai mencapai tidik didih air. Lalu air yang dididihkan akan menguap

sedangkan kandungan zat lain dalam air tidak ikut menguap karena memiliki titik

didih yang berbeda dengan air. Setelah air tadi menguap, uap air didinginkan dan

terjadi proses pengembunan atau kondensasi. Proses peyulingan (destilasi) ini

membutuhkan waktu yang lama, membutuhkan energi yang besar, dan biayanya

yang besar juga. Sehingga dikatakan jika proses penyulingan (destilasi) kurang

efisien. Sedangkan untuk proses demineralisasi dilakukan dengan cara

mencampurkan zat kimia dengan air agar memisahkan unsur logam pada air.

Proses ini bisa dikatakan efisien dan cepat, terbukti dengan produsen air aki yang

banyak menggunakan cara demineralisasi untuk memproduksi air aki.


2

Namun, penulis tertarik untuk menghasilkan air aki dengan cara yang lain

yaitu dengan membuat mesin penghasil air aki yang bekerja menggunakan siklus

kompresi uap. Kelebihan dari proses ini yaitu,

a. Ramah lingkungan (tidak menimbulkan pemanasan lingkungan dan tidak

menggunakan zat – zat kimia).

b. Saat mesin bekerja tidak membutuhkan pengawasan berlebih.

c. Penempatan mesin lebih fleksibel.

d. Praktis, tidak repot, dan lebih bersih.

Selain memiliki kelebihan – kelebihan tadi, proses siklus kompresi uap

juga memiliki kelemahan yaitu : membutuhkan daya listrik yang cukup besar dan

membutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan proses demineralisasi.

Namun dengan kelebihan – kelebihan yang dimiliki pada proses siklus kompresi

uap, kekurangan pada proses ini tidak akan terasa.

Dengan latar belakang seperti itu, penulis ingin mendalami pembuatan

mesin penghasil air aki dengan proses siklus kompresi uap dengan menggunakan

komponen mesin pengkondisian udara atau AC (air conditioner). Karena seperti

diketahui mesin AC bekerja dengan siklus kompresi uap. Jika pada mesin AC

penggunaan ditujukan untuk menciptakan kondisi udara yang nyaman, maka pada

penelitian ini mesin AC difokuskan untuk menghasilkan air sebanyak –

banyaknya yang bisa digunakan sebagai air aki.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut :


3

a. Bagaimanakah merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan siklus

kompresi uap ?

b. Berapakah volume yang dihasilkan mesin penghasil air aki yang telah

dirakit untuk berbagai macam variasi kecepatan putar kipas udara masuk

antara lain : 0 rpm, 2000 rpm, 3800 rpm, dan 4900 rpm ?

c. Bagaimanakah karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin

penghasil air aki yang telah dibuat dan memberikan volume air aki

terbanyak?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian mesin penghasil air aki ini yaitu :

a. Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap.

b. Mengetahui banyaknya jumlah air yang dihasilkan oleh mesin penghasil air

aki dengan variasi kecepatan putar kipas udara masuk antara lain : 0 rpm,

2000 rpm, 3800 rpm, dan 4900 rpm.

c. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil

air aki yang memberikan volume air aki terbanyak :

1. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin).

2. Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout).

3. Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win).

4. COPactual.

5. COPideal

6. Efisiensi.

7. Laju aliran massa refrigeran.


4

1.4. Batasan Masalah

Batasan – batasan yang dipergunakan dalam pembuatan mesin penghasil

air aki ini yaitu :

a. Mesin penghasil air aki bekerja dengan siklus kompresi uap.

b. Mesin penghasil air aki bekerja dengan sumber energi listrik.

c. Komponen utama dalam mesin penghasil air aki ini adalah kondensor,

evaporator, kompresor, pipa kapiler dan fan.

d. Kompresor yang digunakan memiliki daya 1 PK, untuk komponen utama

yang lain ukurannya menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor.

e. Komponen utama yang digunakan mesin siklus kompresi uap merupakan

komponen standar yang berada di pasaran.

f. Refrigeran yang digunakan R410a.

g. Tidak menggunakan sistem pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut.

h. Menggunakan tambahan pencurah air :

1. 4 box container berukuran 40 x 60 cm.

2. Pipa PVC 1/2” .

3. Pompa air berdaya 100 Watt.

4. Lubang - lubang pencurah air berdiameter 4 mm.

5. Jarak antar lubang pencurah air 25 mm.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian mesin penghasil air aki ini yaitu :

a. Bagi penulis dapat menambah wawasan ilmu pengetahuan tentang mesin

penghasil air aki dengan menggunakan siklus kompresi uap.


5

b. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang mesin penghasil air aki dari

udara yang dapat ditempatkan di perpustakaan maupun dipublikasikan untuk

umum.

c. Dapat dijadikan referensi bagi para peneliti yang melakukan penelitian

sejenis agar dapat membuat mesin penghasil air aki yang sederhana, ramah

lingkungan dan lebih baik.

d. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin penghasil air aki dari udara

yang bekerja dengan siklus kompresi uap.


6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1. Air Aki

Air aki yang ada di pasaran ada dua jenis, yaitu air aki zuur dan aquades.

Untuk membedakan kedua jenis air aki tersebut biasanya ditandai dengan

perbedaan warna label pada kemasan atau tutupnya. Dimana air aki zuur ditandai

dengan warna merah sedangkan air aki aquades dengan warna biru.

Air aki zuur adalah larutan elektrolit yang terdiri dari sulfat pekat (H2SO4)

yang dicampur dengan air. Air aki zuur digunakan pada saat pertama kali

pengisian air aki. Pada pertama kali pengisian air aki, terjadi reaksi yang

menghasilkan listrik antara larutan elektrolit dengan sel elektroda PbO2 dan Pb.

Air aki akuades adalah air murni yang tidak mengandung mineral. Air aki

akuades sendiri berfungsi sebagai media pendukung untuk penyimpanan energi

listrik yang berada pada sel elektroda PbO2. Air aki akuades dapat dihasilkan

melalui beberapa proses berikut ini :

a. Destilasi / penyulingan

Pada proses peyulingan ini, langkah pertama yang dilakukan yaitu

memanaskan air yang akan disuling, lalu air yang menguap dialirkan melalui pipa

yang diberi pendingin. Sehingga uap air akan mengalami proses kondensasi atau


7

pengembunan, kemudian air yang mengembun tadi dialirkan menuju wadah

penampung. Air yang ditambung di wadah penampung inilah yang dinamakan air

aki akuades. Akuades tidak mengandung zat kontaminen, terutama kontaminan

yang memiliki titik didih dan titik uap yang lebih tinggi dari air.

b. Demineralisasi

Demineralisasi merupakan proses menghilangkan material yang ada pada

air. Pada proses demineralisasi dihasilkan ultrapure water (air yang memiliki

kadar kemurnian yang sangat tinggi). Proses demineralisai menggunakan resin

anion dan kation dalam proses kerjanya. Resin yang digunakan ini digunakan

untuk mengikat mengikat material – material yang terlarut dalam air, sehingga

material – material yang terlarut dalam air akan terpisah dengan molekul air.

Lebih spesifiknya lagi, resin anion yang akan berikatan dengan senyawa ion yang

bermuatan negatif (Cl, SO4, SiO2 dengan ion H-) sedangkan resin kation akan

berikatan dengan senyawa ion bermuatan positif (Mg, Ca, Na dengan ion H+).

2.1.2. Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan sistem mesin pendingin yang

menggunakan penguapan dalam penyerapan kalor dengan menggunakan media

pendingin refrigeran atau freon. Dalam siklus kompresi uap terjadi proses

kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi. Komponen utama mesin siklus

kompresi uap yaitu kompresor, kondensor, pipa kapiler dan evaporator. Berikut

ini pada Gambar 2.1. menyajikan skematik rangkaian komponen utama dari mesin

siklus kompresi uap dan proses aliran energi yang terjadi pada mesin siklus

kompresi uap.


8

Gambar 2.1. Rangkaian komponen utama mesin siklus kompresi uap.

2.1.2.1. Proses – proses pada P-h Diagram dan T-s Diagram

Siklus kompresi uap yang dipergunakan pada mesin penghasil air aki, bila

digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s secara berturut – turut disajikan

pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3.

Gambar 2.2. Siklus kompresi uap pada diagram P-h.


9

Gambar 2.3. Siklus kompresi uap pada diagram T-s.

Pada proses siklus kompresi uap seperti yang tersaji di atas, Gambar 2.2.

dan Gambar 2.3., terjadi beberapa proses seperti berikut :

a. Proses kompresi (1 – 2)

Proses kompresi terjadi di titik 1 – 2 pada Gambar 2.2. dan Gambar 2.3.

Proses ini dilakukan oleh kompresor, dimana refrigeran yang berupa gas panas

lanjut bertekanan rendah dikompresikan menjadi gas panas lanjut bertekanan

tinggi. Proses ini berlangsung secara isentropik (entropi (s) yang konstan).

Temperatur keluar kompresor akan meningkat.

b. Proses penurunan suhu (desuperheating) (2 – 2a)

Proses penurunan suhu atau biasa disebut desuperheating ini terjadi di

pipa penghubung antara kompresor dan kondensor. Pada Gambar 2.2. dan Gambar


10

2.3. ditunjukkan pada titik 2 – 2a. Refrigeran mengalami penurunan temperatur

karena temperatur refrigeran lebih tinggi dari temperatur lingkungan sekitar

sehingga terjadi pelepasan kalor oleh refrigeran. Penurunan temperatur terjadi

pada tekanan tetap atau konstan.

c. Proses kondensasi (2a – 3a)

Proses kondensasi ini terjadi pada kondensor dan pada Gambar 2.2.,

Gambar 2.3. ditunjukkan pada titik 2a – 3a. Pada proses ini refrigeran mengalami

perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Karena temperatur refrigeran

lebih tinggi dari temperatur udara lingkungan, maka terjadi pelepasan kalor ke

lingkungan sekitar kondensor. Proses ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang

konstan.

d. Proses pendinginan lanjut (3a – 3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada titik 3a – 3 pada Gambar 2.2. dan

Gambar 2.3. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur refrigeran sehingga

lebih rendah dari temperatur kondensor. Pada proses ini refrigeran mengalami

perubahan fase dari cair jenuh menjadi cair lanjut. Proses ini diperlukan untuk

memastikan refrigeran pada kondisi cair saat masuk pipa kapiler. Proses ini

berlangsung pada tekanan yang konstan.

e. Proses penurunan tekanan (3 – 4)

Proses penurunan tekanan ditunjukkan pada titik 3 – 4 pada Gambar 2.2.

dan Gambar 2.3. Proses ini terjadi saat refrigeran berada di pipa kapiler.

Refrigeran mengalami perubahan fase dari cair lanjut menjadi cair – gas dan juga

mengalami penurunan tekanan. Proses terjadi pada entalpi yang konstan.


11

f. Proses evaporasi atau penguapan (4 – 1a)

Proses evaporasi atau penguapan ditunjukkan di titik 4 – 1a pada Gambar

2.2. dan Gambar 2.3. Pada proses ini refrigeran mengalami perubahan fase dari

fase campuran cair – gas menjadi gas jenuh. Perubahan fase terjadi karena

temperatur refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan, maka terjadi

penyerapan kalor dari lingkungan. Proses ini terjadi pada temperatur dan tekanan

yang tetap.

g. Proses pemanansan lajut (1a – 1)

Proses ini ditunjukkan di titik 1a – 1 pada Gambar 2.2. dan Gambar 2.3.

dan terjadi pada pipa penghubung evaporator dan kondensor. Dengan adanya

proses pemanasan lanjut refrigeran mengalami perubahan dari gas jenuh menjadi

gas panas lanjut. Proses ini bertujuan untuk meningkatkan nilai COP. Proses ini

berlangsung dengan tekanan tetap.

2.1.2.2. Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Berdasarkan pada Gambar 2.2., diagram P-h dapat dihitung kalor yang

diserap evaporator (Qin), kalor yang dilepas kondensor (Qout), besar kerja

kompresor (Win), COPaktual, COPideal dan efisiensi (η).

a. Energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin)

Besarnya energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran

dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :

Qin = h1 – h4 …(2.1)

Pada Persamaan (2.1) :


12

Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (kJ/kg)

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

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

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

Besarnya enekrgi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa

refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.2):

Qout = h2 – h3 …(2.2)


Qout : energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (kJ/kg)

h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)

h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

c. Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan

Persamaan (2.3) :

Win = h2 – h1 …(2.3)


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

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

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


13

d. Coefficient of Performance aktual (COPaktual)

COPaktual merupakan perbandingan antara kalor yang diserap evaporator

dengan energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan kompresor. Nilai

COPaktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) :

COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1) …(2.4)


Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (kJ/kg)

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

e. Coefficient of performance ideal (COPideal)

COPideal merupakan COP maksimum yang dapat dicapai mesin. COPideal

dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :

COPideal = Te / (Tc – Te) …(2.5)


Te : temperatur kerja mutlak evaporator (K)

Tc : temperatur kerja mutlak kondensor (K)

f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.6) :

η = (COPaktual / COPideal) x 100% …(2.6)



14

η : efisiensi mesin siklus kompresi uap.

COPaktual : Coefficient of Performance aktual mesin siklus kompresi uap.

COPideal : Coefficient of Performance ideal mesin siklus kompresi uap.

g. Laju aliran massa refrigeran (ṁref)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.7) :

ṁref = Daya / Win = ( I x V ) / ( h2 – h1 ) …(2.7)


ṁref : laju aliran massa refrigeran (kg/s)

I : arus listrik (Ampere)

V : tegangan listrik (Volt)

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

h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)

2.1.2.3. Komponen Utama Mesin Siklus Kompresi Uap

a. Kompresor

Kompresor merupakan alat yang menjadi unit tenaga pada siklus kompresi

uap, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran atau untuk memompa

refrigeran ke seluruh bagian mesin siklus kompresi uap. Dimana di sisi intake

kompresor terjadi proses penghisapan refrigeran bertekanan rendah dan di sisi

output terjadi proses pemompaan refrigeran dengan tekanan dan temperatur yang

tinggi. Pada mesin pendingin kapasitas rendah, umumnya kompresor yang


15

digunakan merupakan kompresor berjenis Hermetik (Hermetic Compressor).

Kompresor ini digerakkan langsung oleh motor listrik dengan komponen mekanik

yang berada dalam satu wadah tertutup.

b. Kondensor

Kondensor merupakan alat yang berfungsi unruk melepas kalor ke

lingkungan, menurunkan temperatur refrigeran dan mengubah fase refrigeran dari

gas menjadi cair. Untuk mempercepat proses pelepasan kalor, pipa refrigeran

yang ada di kondensor diberi sirip.

c. Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan bagian siklus kompresi uap yang berfungsi untuk

menurunkan tekanan refrigeran. Pada proses isentalpi, penurunan tekanan pada

refrigeran menyebabkan penurunan temperatur refrigeran. Temperatur refrigeran

yang rendah kemudian dimanfaatkan evaporator untuk menurunkan temperatur

udara yang melewati evaporator.

d. Evaporator

Evaporator merupakan alat yang berfungsi untuk menangkap kalor dari

lingkungan sekitar. Pada evaporator terjadi perubahan fase refrigeran dari bentuk

cair ke gas jenuh atau dapat pula menjadi gas panas lanjut.

2.1.3. Psychrometric Chart

Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan

properti – properti udara pada keadaan tertentu. Psychrometric Chart dapat dilihat

pada Gambar 2.4 dengan masing – masing kurva / garis menunjukan nilai properti

yang konstan. Untuk mengetahui nilai properti udara seperti entalpi (h),


16

kelembaban 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 properti 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. Psychrometric Chart

(Sumber : http://boulangeriedagobert.com/shopping/psychrometric-chart-

metric.php)


17

2.1.3.1. Parameter – parameter pada Psychometric 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) Volume Specific (SpV), (f)

Relative Humadity (RH). Berikut ini penjelasannya :

a. Dry-Bulb Temperature (Tdb)

Dry-Bulb temperature adalah suhu udara bola kering yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam

keadaan kering (bulb dari termometer tidak dibasahi dengan air).

b. Wet-Bulb Temperature (Twb)

Wet-Bulb temperature adalah suhu udara bola basah yang diperoleh

melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam

keadaan basah (bulb dari termometer diselimuti kain basah).

c. Dew-Point Temperature (Tdp)

Dew-Point Temperature adalah nilai suhu dimana uap air di dalam udara

mengalami proses pengembunan ketika udara didinginkan (suhu titik embun dari

uap air yang ada di udara).

d. Specific Humidity (W)

Specific Hunidity adalah massa kandungan uap air yang terkandung di

dalam udara setiap satu kilogram udara kering (kg air

/kg udara kering).


18

e. Volume Specific (SpV)

Volume Specific 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 presentase perbandingan jumlah air yang

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

1 m3 tersebut, pada tekanan dan suhu yang sama (kondisi yang sama).

Gambar 2.5. Parameter-parameter pada Psychrometric Chart

2.1.3.2. Proses – proses yang terjadi pada udara dalam Psychometric Chart

Proses – proses yang terjadi pada Psychrometric Chart antara lain : (a)

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


19

proses pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembaban

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

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

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

proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying).

Gambar 2.6. Proses – proses pada Psychrometric Chart

a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and

dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan

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


20

penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola

basah, penurunan entalpi, penurunan volume spesifik, penurunan temperatur titik

embun, dan penurunan kelembaban spesifik. Sedangkam kelembaban relatif dapat

mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari

prosesnya. Gambar 2.7 menyajikan proses pendinginan dan penurunan

kelembaban pada diagram psychrometric chart.

Gambar 2.7. Proses Cooling dan Dehumidifying

b. Proses pemanasan (heating)

Proses pemanasan adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara.

Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan : temperatur bola kering, temperatur

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

kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami

penurunan. Gambar 2.8 menyajikan proses pemanasan pada diagram

psychrometric chart.


21

Gambar 2.8. Proses Heating

c. Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban berfungsi untuk

menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini

menyebabkan perubahan suhu temperatur bola kering, temperaturr bola basah, dan

kelembaban spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur bola kering

dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik

embun, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik. Gambar 2.7 menyajikan

proses pendinginan dan penaikan kelembaban pada diagram psychrometric chart.

Gambar 2.9. Proses Cooling and Humidifying


22

d. Proses pendinginan (cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara

sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan,

terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah, dan volume spesifik.

Namun, terjadi peningkatan pada kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik

dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada

Psychrometric Chart adalah garis horizontal ke arah kiri. Gambar 2.10

menyajikan proses pendinginan pada diagram psychrometric chart.

Gambar 2.10. Proses Cooling

e. Proses penaikkan kelembaban (humidifying)

Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara

tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola

basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada Psychrometric

Chart adalah garis vertikal ke arah atas. Gambar 2.11 menyajikan proses penaikan



23

Gambar 2.11. Proses Humidifying

f. Proses penurunan kelembaban (dehumidifying)

Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air

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

suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada

Psychrometric Chart adalah garis vertikal ke arah bawah. Gambar 2.12

menyajikan proses penurunan kelembaban pada diagram psychrometric chart.

Gambar 2.12. Proses Dehumidifying


24

g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and

dehumidifying)

Proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan

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

spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan kelembaban relatif. Akan tetapi terjadi

peningkatan suhu bola kering. Garis proses pada Psychrometric Chart adalah ke

arah kanan bawah. Gambar 2.13 menyajikan proses pemanasan dan penurunan


Gambar 2.13. Proses Heating and Dehumidifying

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

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

ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan suhu bola

kering. Garis proses pada Psychrometric Chart adalah garis ke arah kanan atas.

Gambar 2.14 menyajikan proses pemanasan dan penaikan kelembaban pada

diagram psychrometric chart.


25

Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying

2.1.3.3. Proses – proses yang terjadi pada Mesin Penghasil Air Aki

Proses – proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki disajikan dalam

Gambar 2.16 dan Gambar 2.15 menunjukan titik – titik proses pada mesin

penghasil air aki.

Gambar 2.15. Titik – titik proses pada mesin penghasil air aki.


26

Gamba 2.16. Proses – proses pada mesin penghasil air aki

Keterangan pada Gambar 2.15. :

A – B: Proses pemanasan dan penaikan kelembaban ( heating and humidifying)

Proses pemanasan dan penaikan kelembaban ditunjukkan Gambar 2.16

pada titik A sampai titik B dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada

Gambar 2.15. Proses ini terjadi ketika udara lingkungan masuk melalui kipas

udara masuk, sehingga udara terjadi pemadatan karena tekanan dari kipas udara

masuk dan meyebabkan kenaikan temperatur pada udara. Udara pada proses ini

mengalami kenaikan entalpi, kelembaban spesifik, suhu udara basah, suhu udara

kering, suhu titik embun dan kelembaban relatif. Seperti yang terlihat pada

Gambar 2.12.


27

B – C: Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidifying)

Proses pendinginan dan penaikan kelembaban ditunjukan Gambar 2.15

pada titik B sampai titik C dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada

Gambar 2.15. Proses ini terjadi ketika udara yang telah masuk melalui kipas udara

masuk menuju ke ruang pencurah air. Di situ udara bersinggungan dengan

pencurah air dan menyebabkan udara mengalami peningkatan titik embun,

temperatur bola basah, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik. Udara juga

mengalami penurunan temperatur bola kering dan volume spesifik. Seperti yang

terlihat pada Gambar 2.9.

C – D: Proses pendinginan (cooling)

Proses pendinginan ditunjukkan Gambar 2.15 pada titik C sampai titik D

dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada Gambar 2.15. Proses ini

berlangsung ketika udara melalui pencurah air dan menuju ke evaporator. Udara

yang telah melewati pencurah air tersebut mengalami peningkatan kandungan uap

air. Itu ditunjukan dengan adanya peningkatan kelembaban relatif, dan terjadi

penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, dan volume spesifik.

Sedangkan untuk kelembaban spesifik dan temperatur titik embun tetap. Seperti

yang terlihat pada Gambar 2.10.

D – E: Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and

dehumidifying) yang berlangsung pada kelembaban relatif 100%.

Proses pendinginan dan penurunan kelembaban ditunjukkan Gambar 2.15

pada titik D sampai titik C dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada

Gambar 2.15. Proses ini terjadi di dalam evaporator, ketika kelembaban relatif


28

sudah 100% maka uap air yang berada di udara akan mengembun dan berubah

menjadi titik – titik air yang kemudian dikumpulkan untuk dijadikan air aki. Pada

proses ini terjadi penurunan bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume

spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.

E – F: Proses pemanasan (heating)

Proses pemanasan ditunjukkan Gambar 2.15 pada titik E sampai titik F

dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada Gambar 2.15. Proses pemanasan

ini berlangsung ketika udara keluar dari evaporator, keluar melalui kompresor dan

kondensor. Pada proses ini udara mengalami peningkatan temperatur bola kering,

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

embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif

mengalami penurunan. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.8.

F – A: Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidifying)

Proses pendinginan dan penaikan kelembaban ditunjukkan Gambar 2.15

pada titik F sampai titik A dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada

Gambar 2.15. Proses ini merupakan proses yang terjadi di luar mesin penghasil air

aki, yaitu ketika udara keluar melalui kondensor dan dilepaskan di udara

lingkungan yang sebagian dari udara tersebut dapat terserap kembali ke kipas

udara masuk bercampur dengan udara segar. Pada proses ini, terjadi penurunan

temperatur bola kering dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan

temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik.

Seperti yang terlihat pada Gambar 2.9.


29

2.1.3.4. Perhitungan pada Psychrometric Chart

Dengan menggunakan psychrometric chart dapat diketahui data sebagai

berikut :

a. Laju aliran volume air yang diembunkan (Vair)

Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung dengan Persamaan

(2.7) :

Vair = Vair / Δt …(2.7)


Vair = laju aliran volume air yang diembunkan (liter/jam)

Vair = volume air yang diembunkan (liter)

Δt = waktu yang diperlukan untuk menghasilkan air aki (jam)

b. Pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW)

Pertambahan kanduangan air dalam udara dapat dihitug dengan Persamaan

(2.8) :

ΔW = WB - WA …(2.8)


ΔW : pertambahan kandungan air dalam udara (kgair/kgudara)

WB : kelembaban spesifik udara saat masuk evaporator (kgair/kgudara)

WA : kelembaban spesifik udara saat keluar evaporator (kgair/kgudara)


30

c. Laju aliran massa udara (ṁudara)

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.9) :

ṁudara = Vair / ΔW …(2.9)


ṁudara : laju aliran massa udara (kgudara / menit)

Vair : laju aliran volume air yang diembunkan (liter / menit)

ΔW : pertambahan kandungan air dalam udara (kgair/kgudara)

d. Debit aliran udara (Qudara)

Debit aliran udara dapat diketahui dengan menggunakan Persamaaan

(2.10) :

Qudara = ṁudara / ρudara ..(2.10)


Qudara : debit aliran udara (m3/menit)

ṁudara : laju aliran massa udara (kgudara / menit)

ρudara : massa jenis udara (1,2 kg/m3)

2.2. Tinjauan Pustaka

Yaningsih, I. dan Istanto, T. (2014), melakukan penelitian tentang

desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang dianggap sebagai


31

cara yang efisien dan menjanjikan dimana memanfaatkan kondenser dan

evaporator dari pompa kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut. Penelitian

ini menguji pengaruh laju aliran massa udara terhadap produktivitas air tawar unit

desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan

dehumidifikasi. Pada penelitian ini laju aliran massa udara divariasi sebesar

0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202 kg/s, 0,0254 kg/s dan 0,0306 kg/s dengan cara

mengatur kecepatan udara sebesar 2 m/s, 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s dan 6 m/s. Untuk

setiap pengujian, laju aliran massa air laut masuk humidifier dijaga konstan

sebesar 0,0858 kg/s, temperatur air laut masuk humidifier dijaga konstan sebesar

45oC, salinitas air laut umpan sebesar 31.342 ppm dan air laut dalam sistem ini

disirkulasi ulang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa produktivitas air tawar

unit desalinasi meningkat dengan kenaikan laju aliran massa udara hingga ke

sebuah nilai optimum dan menurun setelah nilai optimum tersebut. Produksi air

tawar optimum diperoleh pada laju aliran massa udara 0,0202 kg/s yaitu sebesar

24,48 liter/hari. Produksi air tawar unit desalinasi ini pada laju aliran massa air

laut 0,0858 kg/s untuk laju aliran massa udara 0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202

kg/s, 0,0254 kg/s dan 0,0306 kg/s berturut-turut rata-rata sebesar 11,28 liter/hari,

18,72 liter/hari, 24,48 liter/hari, 23,04 liter/hari dan 21,60 liter/hari. Air tawar

hasil unit desalinasi memiliki nilai salinitas 620 ppm.

Yaningsih, I. dan Istanto, I. (2015), melakukan penelitian untuk menguji

pengaruh penggunaan spray humidifier dan pad humidifier terhadap produktivitas

pompa kalor berdasarkan unit desalinasi dengan menggunakan proses

humidifikasi dan dehumidifikasi. Dalam spray humidifier ada 5 buah alat


32

penyiram untuk menyemprotkan air laut. Pada pad humidifier, air laut

didistribusikan secara merata dari atas mengalir melalui pipa berlubang yang telah

ditempatkan pada pad humidifier. Menguji pengaruh debit air laut, kecepatan

udara dan suhu air laut yang diumpankan ke spray humidifier dan pad humidifier

pada produksi air tawar yang dihasilkan dari unit desalinasi. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa produksi air tawar meningkat dengan meningkatnya debit air

laut, kecepatan udara, dan suhu air laut, ini berlaku untuk penggunaan spray

humidifier atau pad humidifier di unit desalinasi. Pada pengujian pengaruh debit

air laut, kecepatan udara, dan suhu air laut , kinerja spray humidifier dan pad

humidifier adalah sama dalam produksi air tawar, ketika rasio laju aliran massa air

laut terhadap laju aliran massa udara masing-masing sebesar 1,34, 1,3 dan 1,3.

Romadhoni, E. (2017), melakukan sebuah penelitian untuk merancang dan

membuat mesin penghasil air aki menggunakan mesin siklus kompresi uap

dengan tambahan humidifier. Tujuan dari penelitian tersebut untuk : (a)

merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap dan

dilengkapi dengan humidifier. (b) mengetahui karakteristik mesin penghasil air

aki yang telah dibuat, meliputi ; COPaktual, COPideal, efisiensi dari mesin siklus

kompresi uap dan mengetahui jumlah air aki per jamnya. Penelitian dilakukan di

laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Dalam penelitian ini

variasi yang digunakan yaitu (1) kipas dengan kecepatan satu, (2) kipas dengan

kecepatan maksimal, dan (3) kipas humidifier pada posisi OFF. Mesin penghasil

air aki berhasil dibuat bekerja dengan baik. Mesin siklus kompresi uap yang

digunakan memiliki nilai COPaktual sebesar 7.61, COPideal sebesar 10.6, dan


33

memiliki nilai efisiensi sebesar 71.72 %. Mesin mampu menghasilkan air aki

dengan dengan volume air aki sebesar 1.41 liter/jam ketika kipas humidifier

bekerja pada kecepatan maksimal, 1.35 liter/jam ketika kipas humidifier bekerja

pada kecepatan satu, 1.28 liter/jam ketika kipas humidifier dalam kondisi off.


34

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Objek Penelitian

Objek yang diteliti adalah mesin penghasil air aki dari udara. Seperti yang

tersaji pada Gambar 3.1. Mesin penghasil air aki ini mempergunakan mesin yang

bekerja dengan siklus kompresi uap dan memiliki tambahan rangkaian sistem

pencurah air. Ukuran mesin yang dibuat memiliki panjang 2 m, lebar 1 m dan

tinggi 1,6 m.

Gambar 3.1. Skematik Mesin Penghasil Air Aki

Keterangan pada Gambar 3.1 :

1. Kipas udara masuk 5. Pompa air 9. Kondensor

2. Bak pencurah air 6. Bak penampung air 10. Gelas penampung air aki

3. Pipa aliran air 7. Evaporator

4. Ruang pencurah air 8. Kompresor


35

3.1.1. Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Energi, Prodi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Metode yang

digunakan adalah eksperimen.

3.1.2. Alat dan Bahan Penelitian

Dalam pembuatan mesin penghasil air aki ini diperlukan beberapa alat dan

bahan, yaitu meliputi :

3.1.2.1. Alat

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki

meliputi :

a. Obeng

Obeng digunakan untuk mengencangkan maupun melepas baut pada saat

pengerjaan pembuatan mesin. Dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Obeng


36

b. Meteran

Meteran yang digunakan memiliki penjang maksimal 5 meter, dan

digunakan untuk mengukur panjang besi pada pembuatan rangka alat. Dapat

dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Meteran

c. Penggaris siku

Penggaris siku digunakan untuk membuat garis sudut agar hasil sketsa

yang dibuat pada besi persegi berongga, tripleks maupun plat aluminium presisi.

Dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Penggaris siku

d. Mistar baja

Mistar baja digunakan secara bersamaan dengan pengaris siku untuk

mendapatkan sketsa yang presisi. Selain itu digunakan juga untuk menjadi


37

landasan saat memotong triplek menggunakan cutter, agar lurus. Dapat dilihat

pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Mistar baja

e. Pisau cutter

Pisau cutter digunakan untuk memotong selotip, triplek dan plat

aluminium. Dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Pisau cutter

f. Mesin las

Mesin las yang digunakan adalah mesin las listrik, yang digunakan untuk

menyambungkan rangka alat. Dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Mesin las


38

g. Mesin gerinda tangan

Mesin gerinda tangan digunakan untuk memotong triplek dan besi stall

polos unruk pembuatan rangka alat dan meratakan bekas las - lasan. Dapat dilihat

pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Mesin gerinda tangan

h. Sikat dan palu las

Sikat las dan palu las digunakan secara bergantian. Setelah selesai

pengelasan, bagian yang dilas di pukul dengan palu las agar kerak pada besi dapat

terlepas dan kemudian menggunakan sikat las untuk membersihkan bagian yang

dilas. Dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Sikat dan palu las


39

3.1.2.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki

meliputi :

a. Triplek

Triplek yang tebal digunakan untuk membuat bak penampung air bawah

dan triplek yang tipis digunakan untuk membuat beberapa casing pada alat. Dapat

dilihat pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Triplek

b. Plat aluminium

Plat aluminium digunakan untuk membuat sebagian besar casing pada alat

yang dibuat. Dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Plat aluminium


40

c. Container box 52 liter

Container box digunakan sebagai penampung air atas pada sistem

pencurah air dengan membuat lubang – lubang kecil pada dasaran container box

maka akan terjadi curahan hujan saat dialiri air. Dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Container box

d. Besi persegi berongga

Besi persegi berongga digunakan sebagai bahan utama pembuatan rangka

alat. Dapat dilihat pada Gamabar 3.13.

Gambar 3.13. Besi persegi berongga


41

e. Gas refrigeran R410a

Gas refrigeran R410a menjadi fluida kerja pada mesin siklus kompresi

uap. Dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14. Gas refrigeran R410a

f. Pipa PVC

Pipa PVC digunakan untuk membuat saluran aliran air pada sistem

pencurah air. Dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15. Pipa plastik


42

g. Resin dan Katalis

Resin dan katalis cara penggunaannya dengan dicampurkan pada takaran

tertentu. Digunakan untuk melapisi triplek yang digunakan untuk bak

penampungan bawah pada sistem pencurah air. Dapat dilihat pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. Resin dan Katalis

h. Baut ulir

Baut ulir digunakan untuk membaut casing pada alat pemhasil air aki dan

juga untuk membaut dudukan pada pompa air. Dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17. Baut ulir


43

i. Elbow dan T

Elbow digunakan untuk membelokan aliran air secara siku atau 90O. Dan

T digunakan untuk membagi aliran air menjadi 2 arah. Dapat dilihat pada Gambar

2.18.

Gambar 3.18. Elbow dan T

3.1.2.3. Alat Bantu Pengukuran

a. Hygrometer

Hygrometer (termometer udara basah dan udara kering) seperti pada

Gambar 3.19 digunakan untuk mengetahui kelembaban udara, selain itu juga

untuk mengukur suhu udara basah dan suhu udara kering pada ruang atau tempat

yang diambil datanya.


44

Gambar 3.19. Hygrometer

b. Thermocouple dan penampil suhu digital

Thermocouple seperti pada Gambar 3.20 digunakan untuk mengukur suhu

pada saat pengambilan data. Cara pemakaiannya dengan meletakkan atau

menempelkan ujung thermocouple pada bagian yang akan diukur suhunya. Lalu

penampil suhu digital dinyalakan untuk menampilkan suhu yang ingin diketahui.

Bagian yang diambil besar suhunya yaitu suhu evaporator dan kondensor.

Gambar 3.20. Thermocouple dan penampil suhu digital.

c. Stopwatch

Stopwatch seperti pada Gambar 3.21 digunakan untuk mengukur selang

waktu dalam pengambilan data yang dibutuhkan.


45

Gambar 3.21. Stopwatch

d. Gelas ukur

Gelas ukur seperti pada Gambar 3.22 digunakan untuk menampung dan

mengetahui volume air yang dihasilkan mesin penghasil air aki.

Gambar 3.22. Gelas ukur.

e. Tachometer

Tachometer seperti pada Gambar 3.23 digunakan untuk mengukur

kecepatan putar pada suatu objek yang berputar. Dalam penelitian ini digunakan

untuk mengetahui kecepatan putar per menit (RPM) pada poros kipas udara

masuk.


46

Gambar 3.23. Tachometer.

f. Anemometer

Anemometer seperti pada Gambar 3.24 digunakan untuk mengukur

kecepatan angin. Pada penelitian ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin

dari kipas udara masuk.

Gambar 3.24. Anemometer.


47

3.1.2.4. Komponen Utama Mesin

a. Evaporator

Evaporator yang digunakan merupakan evaporator standar pada AC

berdaya 1 PK. Evaporator yang peneliti gunakan seluruh bagian pada evaporator

sudah dilapisi dengan Blue Fin yang dapat mencegah karat, korosi, serta

penumpukan kotoran. Sehingga proses pendingin menjadi lebih optimal. Gambar

evaporator dapat dilihat pada Gambar 3.25.

Spesifikasi :

Bahan pipa evaporator : Tembaga

Bahan sirip evaporator : Aluminium

Dimensi evaporator : 71 x 27 x 19 cm (P x L x T)

Jenis evaporator : Pipa bersirip

Gambar 3.25. Evaporator

Sumber : http://www.serabutan.com/2017/07/ac-gree-ac-canggih-dengan-

teknologi-cerdas-yang-ramah-lingkungan-dan-hemat-energi.html


http://www.serabutan.com/2017/07/ac-gree-ac-canggih-dengan-teknologi-cerdas-yang-ramah-lingkungan-dan-hemat-energi.html


48

b. Kompresor

Kompresor yang digunakan mesin ini merupakan kompresor berjenis

rotari dengan daya 1 PK. Gambar kompresor dapat dilihat pada Gambar 3.26.

Spesifikasi :

Tinggi : 28 cm

Diameter tabung besar : 12 cm

Diameter tabung kecil : 4 cm

Kapasitas pendinginan : 9000 Btu/h

Daya listrik : 780 Watt

Tegangan listrik : 220 – 240 V

Frekuensi : 50 Hz

Refrigerant : R410A

Tingkat kebisingan : 50 dB

Gambar 3.26. Kompresor






49

c. Kondensor

Kondensor yang digunakan pada mesin peneliti merupakan kondensor

standar dari AC berdaya 1 PK. Kondensor ini menggunakan gold fin, hampir

sama dengan blue fin berguna mencegah dari karat, korosi dan penumpukan

kotoran. Gambar kondensor dilihat pada Gambar 3.27.

Spesifikasi kondensor :

Jenis : Pipa bersirip

Bahan pipa : Tembaga

Bahan sirip : Tembaga

Diameter pipa cair : ¼ inch

Diameter pipa gas : 3/8 inch

Dimensi kondensor : 72 x 31 x 42,8 cm (P x L x T)

Gambar 3.27. Kondensor






50

d. Pipa kapiler

Pipa kapiler yang digunakan pada mesin ini merupakan pipa kapiler

standar dari AC berdaya 1 PK. Gambar pipa kapiler dapat dilihat pada Gambar

3.28.

Spesifikasi :

Bahan : Tembaga

Diameter dalam pipa : ± 0,6” ID (ukuran standar AC 1 PK)

Panjang pipa : ± 1,5 meter

Gambar 3.28. Pipa kapiler

Sumber : https://tiriztea.wordpress.com/2011/05/12/pipa-kapiler/

e. Pompa air

Pompa air digunakan dalam siklus pencurah air untuk mensirkulasikan air

atau sebagai penghisap air ke dalam pompa dan pendorong air menuju bak

pencurah air. Gambar pompa air dapat dilihat pada Gambar 3.29.


https://tiriztea.wordpress.com/2011/05/12/pipa-kapiler/

51

Spesifikasi :

Jenis pompa : Pompa hisap

Tipe : WD – 101 EA

Diameter pompa : 12 cm

Tinggi pompa : 27 cm


Tegangan listrik : 220 V / 50 Hz

Kapasitas mak. : 70 liter / menit

Ketinggian mak. : 6 meter

Gambar 3.29. Pompa air


52

f. Kipas angin

Kipas angin digunakan untuk mensirkulasikan udara atau sebagai

pendorong udara lingkungan untuk masuk ke dalam ruang curahan air yang akan

mempertemukan udara luar dengan air curahan. Kelembaban udara akan

meningkat sebelum melewati evaporator. Gambar kipas angin dapat dilihat pada

Gambar 3.30.

Spesifikasi :

Diameter kipas : 22,8 cm / 9 inchi


Voltase : 220 Vac – 50 Hz

Gambar 3.30. Kipas angin

3.2. Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki

Langkah – langkah yang dilakukan untuk membuat mesin penghasil air aki

ini, sebagai berikut :


53

a. Merancang skema msein penghasil air aki.

b. Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam

pembuatan mesin penghasil air aki.

c. Mempotong – potong besi persegi berongga sesuai ukuran pada rancangan

rangka.

d. Menyusun dan mengelas susunan besi persegi berongga sesuai rancangan.

e. Memasang roda pada rangka mesin.

f. Memasang dinding luar mesin dengan bahan triplek, akrilik dan plat

alumunium.

g. Memasang dasaran ruang mesin dengan bahan triplek.

h. Membuat bak penampung air bawah dengan triplek tebal dan dilapisi dengan

menggunakan resin dan katalis.

i. Melubangi bak pencurah air dengan diameter 4 mm dan jarak antar lubang 15

mm.

j. Memasang komponen – komponen mesin siklus kompresi uap : kondensor,

evaporator, kompresor dan pipa kapiler.

k. Memasang kipas udara masuk.

l. Memasang komponen pencurah air : bak pencurah air, bak penampung air

bawah, pompa air dan pipa saluran air ¼”.

m. Memasang sistem kelistrikan mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi

uap.


54

3.3. Alur Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mesin penghasil air aki seperti disajikan pada

Gambar 3.31.

Gambar 3.31. Skema Alur Penelitian Mesin Penghasil Air Aki


55

3.4. Variasi Penelitian

Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan putaran kipas udara

masuk. Macam – macam variasi yang digunakan seperti berikut ini :

a. Kecepatan putar kipas 0 rpm

b. Kecepatan putar kipas 2000 rpm

c. Kecepatan putar kipas 3800 rpm

d. Kecepatan putar kipas 4900 rpm

3.5. Cara Pengambilan Data

Pengambilan data terdiri dari dua bagian, data primer dan data sekunder.

Data primer merupakan data yang diperoleh dari apa yang ditampilkan oleh alat

ukur yang dipasangkan pada mesin penghasil air aki. Sedangkan data sekunder

merupakan data yang diperoleh dari pengolahan data primer, melalui perhitungan

diagram P-h dan psychometric chart. Berikut ini merupakan cara untuk

mendapatkan data primer :

a. Menempatkan mesin penghasil air diruang terbuka (diluar laboratorium) agar

mendapatkan udara dan suhu lingkungan.

b. Mengkalibrasi thermometer yang digunakan untuk mengukur suhu.

c. Mempersiapkan alat ukur, gelas ukur, stopwatch, alat tulis.

d. Memasang thermocouple dan hygrometer pada setiap titik yang akan diambil

datanya.

e. Mengecek semua komponen alat.

f. Mencatat tekanan dan suhu pada setiap titik uji pada menit ke – 0.


56

g. Menghidupkan mesin penghasil air aki dan stopwatch pada waktu yang

bersamaan.

h. Mencatat data yang ditunjukan thermocouple APPA dan hygrometer serta

mencatat banyak air aki yang di hasilkan setiap 10 menit dalam waktu 2 jam

(120 menit).

i. Data yang perlu dicatat meliputi :

Gambar 3.32. Skema penempatan alat ukur

Keterangan Gambar 3.32 :

TA : Suhu udara pada kondisi udara luar.

TB : Suhu udara pada kondisi setelah melewati kipas udara masuk

TC : Suhu udara pada kondisi sebelum masuk evaporator

TE : Suhu udara pada kondisi setelah melewati evaporator

TF : Suhu udara pada kondisi setelah melewati kondensor

Pevap : Tekanan kerja evaporator


57

Pcond : Tekanan kerja kondensor

Vair aki : Volume air aki yang dihasilkan mesin


58

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pengaruh kecepatan kipas udara masuk pada mesin

penghasil air aki dengan siklus kompresi uap meliputi : suhu kerja evaporator

(Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), suhu udara kering (Tdb) dan basah (Twb) di

lingkungan (TA), suhu udara kering (Tdb) dan basah (Twb) setelah melewati kipas

udara masuk (TB), suhu udara kering (Tdb) dan kelembaban relatif (RH) sebelum

melewati evaporator (TC), suhu udara kering (Tdb) setelah melewati evaporator

(TE), suhu udara kering (Tdb) setelah melewati kondensor (TF), dan volume air

yang dihasilkan mesin penghasil air aki. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali

untuk setiap variasi, lalu ambil rata – ratanya. Variasi yang digunakan dalam

pengambilan data yaitu (1) kipas udara masuk dengan kecepatan 0 rpm (kipas

mati) (2) kipas udara masuk dengan kecepatan 2000 rpm atau memiliki kecepatan

aliran udara 3,4 m/s (3) kipas udara masuk dengan kecapatan 3800 rpm atau

memiliki kecepatan aliran udara 4,8 m/s (4) kipas udara masuk dengan kecepatan

4900 rpm atau memiliki kecepatan aliran udara 5,3 m/s. Setelah pengsmbilsn data

selesai, akan dianalisa dengan menggunakan diagram p-h dan psychrometric

chart. Untuk hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.4.


59

Tab

el 4

.1. H

asil

pen

elit

ian d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 0

rp

m.


60

Tab

el 4

.1. H

asil

pen

elit

ian d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 2

000 r

pm

.

Tab

el 4

.2. H

asil

pen

elit

ian d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 2

000 r

pm

.


61

Tab

el 4

.3. H

asil

pen

elit

ian d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 3

800 r

pm

.


62

Tab

el 4

.4. H

asil

pen

elit

ian d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 4

900 r

pm

.


63

4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap

4.2.1 P-h diagram

Diagram P-h digunakan untuk mengetahui unjuk kerja mesin siklus

kompresi uap pada mesin penghasil air aki. Untuk mengetahui nilai – nilai pada

siklus kompresi uap, maka harus membuat skema siklus kompresi uap pada

diagram P-h. Untuk menggambar diagram P-h bisa menggunakan nilai tekanan

refrigeran masuk kompresor (low presssure) dan keluar kompresor (high presure),

atau menggunakan nilai suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kompresor

(Tkond). Pada penelitian ini akan dilakukan dengan menggunakan nilai tekanan

refrigeran masuk kompresor (low presssure) dan keluar kompresor (high presure),

Nilai – nilai yang akan didapatkan dari diagram P-h yaitu : nilai entalpi refrigeran

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

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

masuk evaporator (h4). Siklus kompresi uap dianggap ideal, maka tidak ada proses

pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut. Nilai – nilai yang diperoleh pada

diagram P-h dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. merupakan perhitungan data salah satu variasi penelitian

yang akan dijadikan contoh untuk proses perhitungan siklus kompresi uap pada

diagram P-h. Penggambaran diagram P-h yang ditunjukan Gambar 4.1.

menggunakan data pada variasi kecepatan kipas udara masuk 2000 rpm yang

menghasilkan air aki terbanyak yaitu sebesar 4770 ml (4,77 liter). Pada variasi


64

Gam

bar

4.1

. D

iagra

m P

-h s

alah

sat

u v

aria

si d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 2

000 r

pm

.


65

tersebut, diketahui nilai tekanan refrigeran masuk kompresor (Pevap / low

presssure) sebesar 0,896 MPa dan keluar kompresor (Pkond / high presure) sebesar

2,496 MPa, nilai entalpi h1 sebesar 424,4 kJ/kg, nilai entalpi h2 sebesar 450,1

kJ/kg, nilai entalpi h3 sama besar dengan nilai entalpi h4 sebesar 272,7 kJ/kg.

Setelah didapatkan nilai Pevap, Pkond, h1, h2, h3, h4, maka dapat dilakukan

perhitungan untuk mengetahui unjuk kerja mesin siklus kompresi uap, yaitu

energi kalor yang diserap evaporator (Qin), energi kalor yang dilepas kondensor

(Qout), kerja kompresor (Win), COPideal, COPaktual, efisiensi (η), dan laju aliran

massa refrigeran (ṁref).

a. Energi kalor yang diserap evaporator (Qin).

Energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran

merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h dari titik h4 ke titik h1 seperti

ditunjukan pada Gambar 4.1. Energi kalor yang diserap evaporator per satuan

massa refrigeran (Qin) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1. Energi

kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin) adalah nilai

entalpi refrigeran ketika keluar evaporator (h1) dikurangi dengan nilai entalpi

refrigeran ketika masuk evaporator (h4). Perhitungan energi kalor yang diserap

evaporator yaitu :

Qin = h1 – h4

= 424,4 kJ/kg – 272,7 kJ/kg

= 151,7 kJ/kg


66

b. Energi kalor yang dilepas kondensor (Qout).

Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran

merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h dari titik h2 ke titik h3 seperti

ditunjukan pada Gambar 4.1. Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan

massa refrigeran (Qout) dapat dihitung dengan Persamaan 2.2. Energi kalor yang

dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) adalah nilai entalpi

refrigeran saat masuk kondensor (h2) dikurangi dengan nilai entalpi refrigeran

ketika keluar kondensor (h3). Perhitungan energi kalor yang dilepaskan kondensor

yaitu :

Qout = h2 – h3

= 450,1 kJ/kg – 272,7 kJ/kg

= 177,4 kJ/kg

c. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win).

Kerja kompresor per satuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

pada diagram P-h dari titik h1 ke h2 sepeerti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan

Persamaan 2.3. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win) adalah nilai

entalpi refrigeran ketika masuk kondensor (h2) dikurangi nilai entalpi refrigeran

ketika keluar evaporator (h1). Perhitungan energi kalor yang dilepaskan kondensor

yaitu :

Win = h2 – h1

= 450,1 kJ/kg – 424,4 kJ/kg

= 25,7 kJ/kg


67

d. Coefficient of Performance aktual (COPaktual).

Coefficient of Performance aktual merupakan perbandingan antara besar

energi kalor yang diserap evaporator dengan energi kerja kompresor. Coefficient

of Performance aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan Persamaan 2.4.

Coefficient of Performance aktual (COPaktual) adalah nilai energi kerja kompresor

per satuan massa refrigeran (Win) dibagi nilai energi kalor yang diserap evaporator

per satuan massa refrigeran (Qin). Perhitungan Coefficient of Performance aktual

yaitu :

COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1)

= 151,7 kJ/kg / 25,7 kJ/kg

= 5,9

e. Coefficient of Performance ideal (COPideal).

Coefficient of Performance ideal dapat dihitung dengan Persamaan 2.5.

Coefficient of Performance ideal (COPideal) adalah suhu mutlak evaporator

(Tevap) dibagi dengan hasil pengurangan antara suhu mutlak kondensor (Tkond)

dikurangi suhu mutlak evaporator (Tevap). Perhitungan Coefficient of

Performance ideal yaitu :

COPideal = Te / (Tc – Te)

= 280,2 K / ( 315,9 K – 280,2 K )

= 7,84

f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η).

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan 2.6.

Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) adalah nilai Coefficient of Performance


68

aktual (COPaktual) dibagi dengan Coefficient of Performance ideal (COPideal) lalu

dikali 100%. Perhitungan Efisiensi mesin siklus kompresi uap yaitu :

η = (COPaktual / COPideal) x 100

= ( 5,9 / 7,84 ) x 100

= 75,21 %

g. Laju aliran massa refrigeran (ṁref).

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan 2.7. Laju

aliran massa refrigeran (ṁref) adalah nilai daya listrik (Watt) dibagi nilai energi

kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win). Perhitungaan laju aliran massa

refrigeran yaitu :

ṁref = Daya / Win = ( I x V ) / ( h2 – h1 )

= 440 W / 25,7 kJ/kg

= 440 W / 25700 J/kg

= 0,0171 kg/s

Tabel 4.5. Data P-h diagram.


69

Tabel 4.6. Hasil perhitungan P-h diagram.

4.2.2 Psychrometric chart

Psychrometric chart merupakan sebuah gambaran situasi yang terjadi pada

udara dalam proses – proses ketika mesin penghasil air aki beroperasi. Dalam

pembuatan psychrometric chart diperlukan data berupa suhu kerja evaporator

(Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), suhu udara kering (Tdb), suhu udara basah

(Twb). Berikut ini berturut – turut merupakan data yang ambil : (1) Suhu udara

lingkungan (TA) diambil Tdb dan Twb, (2) Suhu udara setelah melewati kipas udara

masuk (TB) diambil Tdb dan Twb, (3) Suhu udara sebelum masuk evaporator (TC)

diambil Tdb dan Twb, (4) Suhu udara setelah melewati evaporator (TD) diambil Tdb,

(5) Suhu udara setelah melewati kondensor (TE) diambil Tdb.

Pada psychrometric chart seperti pada Gambar 4.2. dilakukan beberapa

perhitungan antara lain laju aliran massa air yang diembunkan (Vair), pertambahan

kandungan air dalam udara (ΔW), laju aliran massa udara (ṁudara), dan debit aliran

udara (Q).


70

Gam

bar

4.2

. P

sych

rom

etri

c ch

art

sal

ah s

atu v

aria

si d

engan

kec

epat

an p

uta

r kip

as u

dar

a m

asuk 2

00

0 r

pm

.


71

a. Kelembaban spesifik udara setelah melewati pencurah air (W1) dan

kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (W2).

Kelembaban spesifik udara didapatkan dengan psychrometric chart.

Kelembaban spesifik udara setelah melewati pencurah air (W1) diperoleh dari

garis kelembaban spesifik pada titik C dan kelembaban spesifik udara setelah

melewati evaporator (W2) diperoleh dari garis kelembaban spesifik pada titik E.

Untuk variasi kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm melalui Gambar 4.2

diperoleh nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati pencurah air (W1)

sebesar 0,0191 kgair/kgudara dan kelembaban spesifik udara setelah melewati

evaporator (W2) sebesar 0,0158 kgair/kgudara.

Tabel 4.7. Data kelembaban spesifik yang didapatkan dari psychrometric chart.

No. Variasi W1 W2

(kgair/kgudara) (kgair/kgudara)

1 Kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm 0,0188 0,0162

2 Kecepatan putar kipas udara masuk 2000

rpm 0,0191 0,0158


rpm 0,0188 0,0162


rpm 0,0186 0,0162

b. Laju aliran volume air yang diembunkan (Vair).

Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan 2.7. Laju aliran volume air yang diembunkan (Vair)

adalah jumlah air yang diembunkan (Vair) dibagi dengan lama waktu yang

diperlukan (Δt). Perhitungan Laju aliran massa air yang diembunkan yaitu :


72

Vair = Vair / Δt

= 4,77 liter / 2 jam

= 2,385 liter/jam

c. Pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW).

Pertambahan kandungan air dalam udara dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan 2.8. Pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW)

adalah nilai kelembaban spesifik udara saat masuk evaporator (W1) dikurangi nilai

kelembaban spesifik udara saat keluar evaporator (W1). Perhitungan pertambahan

kandungan air dalam udara yaitu :

ΔW = W1 – W2

= 0,0191 kgair/kgudara – 0,0158 kgair/kgudara

= 0,0033 kgair/kgudara

d. Laju aliran massa udara (ṁudara).

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

2.9. Laju aliran massa udara (ṁudara) adalah laju aliran volume air pengembunan

(Vair) dibagi dengan pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW). Perhitungan

laju aliran massa udara yaitu :

ṁudara = Vair / ΔW

= 2,385 liter/jam / 0,0033 kgair/kgudara

= 0,03975 liter/menit / 0,0033 kgair/kgudara

= 12,045 kgudara/menit


73

e. Debit aliran udara (Qudara).

Debit aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.10.

Debit aliran udara (Qudara) adalah laju aliran massa udara (ṁudara) dibagi dengan

massa jenis udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Perhitungan debit aliran udara yaitu :

Qudara = ṁudara / ρudara

= 12,045 kgudara/menit / 1,2 kg/m3

= 10,038 m

3/menit

Tabel 4.8. Data hasil perhitungan psychrometric chart.

No. Variasi Vair ΔW ṁudara Qudara

(liter/jam) (kgair/kgudara) (kgudara/menit) (m3/menit)

1

Kecepatan

putar kipas 0

rpm

2,29 0,0026 14,692 12,244

2

Kecepatan

putar kipas

2000 rpm

2,385 0,0033 12,045 10,038

3

Kecepatan

putar kipas

3800 rpm

2,36 0,0026 15,115 12,596

4

Kecepatan

putar kipas

4900 rpm

2,26 0,0024 15,694 13,078

4.3 Pembahasan

Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap dan menggunakan

tambahan pencurah air (humidifier) telah berhasil dirakit dan mesin dapat bekerja

sesuai dengan fungsinya. Untuk kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm (kipas

off), kelembaban relatif lingkungan sebesar 87 %, kelembaban relatif sebelum

melewati pencurah air turun 2 % menjadi 85 % dan setelah melewati pencurah air


74

meningkat 13,1 % menjadi 98,1 %. Untuk kecepatan putar kipas udara masuk

2000 rpm (v = 3,4 m/s), kelembaban relatif lingkungan sebesar 83 %, kelembaban

relatif sebelum melewati pencurah air naik 1 % menjadi 84 % dan setelah

melewati pencurah air meningkat 13,2 % menjadi 97,2 %. Untuk kecepatan putar

kipas udara masuk 3800 rpm (v = 4,8 m/s), kelembaban relatif lingkungan sebear

81%, kelembaban relatif sebelum melewati pencurah air turun 2 % menjadi 79 %

dan setelah melewati pencurah air meningkat 16,9 % menjadi 95,9 %. Untuk

kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm (v = 5,3 m/s), kelembaban relatif

lingkungan sebesar 80 %, kelembaban relatif sebelum melewati pencurah air

turun 3 % menjadi 77 % dan setelah melewati pencurah air meningkat 14,4 %

menjadi 91,4 %. Pada titik A kelembaban relatif udara tiap variasi berbeda – beda

karena udara lingkungan sebelum kipas udara masuk bercampur dengan panas

yang dikeluarkan kondensor, dimana posisi lubang keluar kondensor berada

dibawah kipas udara masuk. Salain itu juga disebabkan karena semakin besar

kecepatan putar kipas udara masuk, yang membuat udara panas yang dikeluarkan

kondensor menjadi semakin banyak terserap masuk mesin penghasil air aki.

Dari hasil penelitian yang ditunjukan Gambar 4.1 didapatkan karakteristik

dari mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki yang memberikan

volume air aki terbanyak yaitu pada variasi kecepatan putar kipas udara masuk

2000 rpm (v = 3,4 m/s) dengan volume air aki sebesar 4770 ml. Karakteristik

mesin siklus kompresi uap dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6. Pada

kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm didapatkan nilai Qin sebesar 151,7

kJ/kg, Qout sebesar 177,4 kJ/kg, Win sebesar 25,7 kJ/kg, COPaktual sebesar 5,9,


75

COP ideal sebesar 7,84, Efisiensi sebesar 75,21 %, dan Laju aliran massa refrigeran

sebesar 0,0171 kg/s.

Dilihat dari Gambar 4.3. dan Gambar 4.4. volume air aki yang dihasilkan

pada setiap variasi kecepatan putar kipas udara masuk tidak sama. Kecepatan

putar kipas udara masuk 0 rpm menghasilkan air aki sebesar 2290 ml/jam.

Kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm menghasilkan air aki sebesar 2385

ml/jam. Kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm menghasilkan air aki

sebesar 2360 ml/jam. Kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm menghasilkan

air aki sebesar 2260 ml/jam. Dan rata – rata mesin penghasil air aki dapat

menghasil air aki sebesar 2320 ml/jam. Penggunaan kipas udara masuk sangat

berpengaruh pada banyak air aki yang dihasilkan mesin. Pada variasi kecepatan

putar kipas 2000 rpm menghasilkan air aki yang lebih banyak dibanding dengan

hasil variasi kecepatan putar kipas laiannya, dibandingkan dengan hasil kecepatan

putar kipas 0 rpm atau kipas mati selisih 190 ml lebih banyak, dengan hasil

kecepatan putar kipas 3600 rpm selisih 50 ml lebih banyak, dan dengan hasil

kecepatan putar kipas 4900 rpm selisih 250 ml lebih banyak. Untuk variasi pada

kecepatan putar kipas 3600 rpm menghasilkan air aki yang lebih banyak 140 ml

dari hasil variasi kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm atau kipas mati dan

selisih 200 ml lebih banyak dibanding variasi kecepatan putar kipas 4900 rpm,

tetapi lebih sedikit 50 ml jika dibandingkan dengan hasil dari variasi kipas udara

masuk 2000 rpm.Untuk hasil variasi kecepatan putar kipas 4900 rpm, paling

sedikit menghasilkan air aki dengan selisih 60 ml lebih sedikit dari variasi

kecepatan putar kipas 0 rpm atau kipas mati, 250 ml lebih sedikit dari variasi


76

Gambar 4.3. Volume air aki yang dihasilkan per 10 menit.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Vo

lum

e a

ir a

ki

(ml)

Waktu (menit)

Kecepatan putar kipas 0 rpm Kecepatan putar kipas 2000 rpm



77

Gambar 4.4. Perbandingan kecepatan putar kipas udara masuk dengan volume air

aki yang dihasilkan per jam.

Gambar 4.5. Perbandingan jumlah pertambahan kandungan air dalam udara yang

berhasil diembunkan evaporator.

2,29

2,385

2,36

2,26

2,18

2,2

2,22

2,24

2,26

2,28

2,3

2,32

2,34

2,36

2,38

2,4

Vo

lum

e a

ir a

ki

(lit

er/

jam

)

Kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm




0,0026

0,0033

0,0026

0,0024

0,002

0,0022

0,0024

0,0026

0,0028

0,003

0,0032

0,0034

ΔW

(k

gair/k

gu

dara

)




78

kecepatan putar kipas 2000 rpm, dan 200 ml lebih sedikit dari variasi kecepatan

putar kipas 3800rpm.

Pada Gambar 4.5. disajikan perbandingan jumlah pertumbuhan kandungan

air pada udara yang berhasil diembunkan oleh evaporator. Dimana nilai tertinggi

didapatkan pada variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm sebesar 0,0033

kgair/kgudara dan nilai terendah didapatkan pada variasi 4900 rpm sebesar 0,0024

kgair/kgudara. Dimana pada variasi kecepatan kipas udara masuk 2000 rpm jumlah

pertumbuhan kelembaban spesifik udara sebesar 0,0033 kgair/kgudara, lebih besar

0,0007 kgair/kgudara dari jumlah pertumbuhan kelembaban spesifik udara pada

variasi kecepatan kipas udara masuk 0 rpm (kipas mati) yang sebanyak 0,0026

kgair/kgudara, lebih besar 0,0007 kgair/kgudara dari jumlah pertumbuhan kelembaban

spesifik udara pada variasi kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm yang

sebanyak 0,0026 kgair/kgudara, lebih banyak 0,0009 kgair/kgudara dari jumlah

pertumbuhan kelembaban spesifik udara pada variasi kecepatan putar kipas udara

masuk 4900 rpm yang sebesar 0,0024 kgair/kgudara. Nilai pertambahan dan

penurunan kandungan air dalam udara ini dipengaruhi oleh adanya pencurah air

yang meningkatkan jumlah air pada udara yang disirkulasikan oleh kipas udara

masuk melewati ruang pencurah air sehingga uap air yang dihasilkan di ruang

pencurah air, sebagian terserap oleh udara. selain itu, variasi kecepatan kipas

udara masuk yang digunakan juga turut mempengaruhi hasil air aki, karena

dengan kecepatan yang rendah udara yang melewati evaporator dapat lebih

banyak yang terembunkan dibanding dengan dengan yeng menggunakan

kecepatan putar kipas lebih tinggi, yang kemungkinan malah banyak udara yang


79

hanya lewat dan tidak terembunkan dengan maksimal. Sedangkan untuk kecepan

0 rpm atau kipas mati menghasilkan sedikit air karena evaporator bekerja dengan

daya serapnya sendiri dan kemungkinan karena jalur udara masuk evaporator

yang kecil membuat kurang suplai udara yang melewati evaprator.

Gambar 4.6. Perbandingan laju aliran massa udara.

Pada Gambar 4.6 diketahui nilai laju aliran massa udara yang tertinggi

sebesar 15,694 kg/menit didapatkan pada variasi kecepatan kipas udara masuk

4900 rpm, dan nilai terendahnya sebesar 12,045 kg/menit didapatkan pada variasi

kecepatan kipas udara masuk 2000 rpm. Nilai laju aliran massa udara (ṁudara)

didapatkan melalui perbandingan jumlah air yang berhasil diembunkan setiap satu

jam (Vair) dengan jumlah pertambahan kendungan air pada udara (ΔW). Pada

14,692

12,045

15,115

15,694

10

11

12

13

14

15

16

ṁu

dara

(k

g/m

enit

)






80

Gambar 4.6 laju aliran massa udara pada kecepatan putar kipas 2000 rpm paling

rendah namun dapat menghasilkan air aki terbanyak, itu disebabkan karena laju

aliran udara yang rendah dapat membuat proses pengembuan di evaporator

menjadi maksimal. Sedangkan pada putaran kipas udara yang lebih cepat memang

dapat mensuplai udara yang melewati evaporator lebih banyak namun banyak

yang tidak terembunkan karena udara terlalu cepat melewati evaporator sebelum

mencapai kelembaban relatif (RH) 100%, sedangkan udara dapat mengembun

ketika kelembaban relatif (RH) mencapai 100 %. Dan untuk udara pada

kecepatan putar kipas 0 rpm, memiliki nilai laju aliran massa udara lebih rendah

dari variasi kecepatan putar kipas 3800 namun memiliki hasil air aki yang lebih

rendah jug, yang seharusnya hasil air akinya bisa lebih tinggi. Hal tersebut karena

pada variasi kecepatan putar kipas 0 rpm proses pengembunan bekerja hanya

dengan kemampuan hisap evaporator saja sedangkan pada variasi kecepatan putar

kipas 3800 proses pengembuananya menggunkan kinerja kipas evaporator dan

dorongan dari kipas udara masuk serta kipas belakang.

Pada Gambar 4.7 merupakan perbandingan nilai debit aliran udara.

Dimana nilai tertimggi sebesar 13,078 m3/menit pada variasi kecepatan putra

kipas udara masuk 4900 rpm dan nilai terendah sebesar 10,038 m3/menit pada

variasi kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm. Nilai yang didapatkan pada

debit aliran udara ini bentuk grafiknya mengikuti atau serupa dengan grafik laju

aliran udara (ṁudara), karena Nilai debit aliran udara didapatkan melalui

perbandingan nilai laju aliran massa udara (ṁudara) dengan nilai massa jenis udara

(1,2 kg/m3)


81

Gambar 4.7. Perbandingan nilai debit aliran udara.

Penggunaan variasi kecepatan putar kipas udara masuk dapat

meningkatkan hasil air aki separti yang dihasilkan pada variasi kecepatan putar

kipas 2000 rpm tetapi jika kecepatan putar kipas lebih dari 3600 rpm justru dapat

berakibat menurunkan hasil air aki. Hal ini disebabkan karena semakin besar

kecepatan putar kipas udara masuk, akan membuat udara yang melewati kipas

udara masuk mengalami peningkatan tekanan yang membuat nilai temperatur

udara kering dan temperatur udara basah meningkat. Peningkatan tersebut

berakibat pada proses penambahan kanduangan uap air variasi putaran kipas 4900

rpm pada pencurah air kurang maksimal. Hal tersebut dapat dilihat pada jumlah

pertambahan uap air air yang berhasil diembunkan evaporator pada Gambar 4.5.

Dimana pada kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm memiliki nilai

pertumbuhan uap air paling rendah yaitu sebesar 0,0024 kgair/kgudara dan

menghasilkan air aki paling sedikit sebesar 2260 ml/jam. Sedangkan pada

12,244

10,038

12,596

13,078

8

9

10

11

12

13

14

Qu

dara

(m

3/m

enit

)






82

kecepatan putar kipas 2000 rpm memiliki nilai pertumbuhan uap air pada udara

tertinggi sebesar 0,0033 kgair/kgudara, dan menghasilkan air aki terbanyak sebesar

2385 ml/jam.


83

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

a. Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap dan menggunakan

tambahan pencurah air (humidifier) telah berhasil dirakit dan dapat bekerja

sesuai dengan fungsinya.

b. Volume air aki yang dihasilkan mesin penghasil air aki dengan siklus

kompresi uap rata – rata per jamnya, untuk variasi kecepatan putar kipas 0

rpm sebesar 2,29 liter/jam, untuk variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm

sebesar 2,385 liter/jam, untuk variasi kecepatan putar kipas 3800 rpm sebesar

2,36 liter/jam, dan untuk kecepatan putar kipas 4900 rpm sebesar 2,26

liter/jam.

c. Karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki yang

memberikan volume air aki terbanyak per jamnya memiliki nilai kalor yang

diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin) sebesar 151,7 kJ/kg, nilai

kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout) sebesar 177,4

kJ/kg, nilai kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win) sebesar 25,7

kJ/kg, COPaktual sebesar 5,9, COPideal sebesar 7,84, efisiensi (η) sebesar 75,21

%, dan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁref) sebesar 0,0171 kg/s.


84

5.2. Saran

Dari hasil penelitian mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap

yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :

a. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk memperbanyak saluran masuk

udara dengan kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm.

b. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk merapatkan jarak antar lubang

dan menambah jumlah lubang pada pencurah air. Agar hasil curahan air dapat

lebih lebat dan kandungan uap air pada udara meningkat, sehingga hasil air aki

dapat lebih meningkat.

c. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk penempatan saluran udara

masuk mesin dan saluran buangan kompresor tidak ditempatkan berdekatan.

Karena berpotensi udara panas kering kondensor dapat terserap oleh saluran

masuk udara lingkungan.


85

DAFTAR PUSTAKA

Ayuningtyas, S. C. 2019. Mesin Penghasil Aquades Menggunakan Siklus

Kompresi Uap Dengan Variasi Kecepatan Putar Kipas Sebelum Lintasan

Curahan Air. Skripsi. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.

DuPont Fluorocemicals. 2004. Thermodynamic Properties Of DuPontTM

Suva®

410A Refrigerant (R-410A).

https://www.chemours.com/Refrigerants/en_US/assets/downloads/h64423

_Suva410A_thermo_prop_si.pdf

Romadhoni, E. 2017. Mesin penghasil Air Aki Menggunakan Mesin Siklus

Kompresi Uap Dilengkapi Dengan Humidifier. Skripsi. Yogyakarta :

Universitas Sanata Dharma.

Yaningsih, I. dan Istanto, T. 2014. Studi Eksperimental Pengaruh Laju Aliran

Massa Udara Terhadap Produktivitas Air Tawar Unit Desalinasi Berbasis

PompaKalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi Dan

Dehumidifikasi. Jurnal Mechanical, 6 (1).

Yaningsih, I. dan Istanto, T. 2015. Pengaruh jenis Humidifier (Spray Humidifier

dan Pad Humidifier) Terhadap Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor

Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi. Jurnal

Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.


https://www.chemours.com/Refrigerants/en_US/assets/downloads/h64423_Suva410A_thermo_prop_si.pdf

https://www.chemours.com/Refrigerants/en_US/assets/downloads/h64423_Suva410A_thermo_prop_si.pdf

86

LAMPIRAN

A. Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap.

Gambar A.1. Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap.


87

B. Beberapa foto perakitan mesin penghasil air aki.

Gambar B.1. Foto proses pemotongan besi persegi berongga.

Gambar B.2. Foto pembuatan lubang bak pencurah air.


88

Gam

bar

C.1

. psy

chro

met

ric

chart

pad

a var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 0

rpm

(kip

as o

ff).

G

amb

ar

C. G

ambar

psy

chro

met

ric

chart

.


89

Gam

bar

C.2

. psy

chro

met

ric

chart

pad

a var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 2

000 r

pm

.


90

Gam

bar

C.3

. psy

chro

met

ric

chart

pad

a var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 3

800 r

pm

.


91

Gam

bar

C.4

. psy

chro

met

ric

chart

pad

a var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 4

900 r

pm

.


92

Gam

bar

D.1

. P

– h

dia

gra

m p

ada

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 0

rpm

(kip

as o

ff).

D. G

ambar

P –

h d

iagra

m.


93

Gam

bar

D.2

. P

– h

dia

gra

m p

ada

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 2

000 r

pm

.


94

Gam

bar

D.3

. P

– h

dia

gra

m p

ada

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 3

800 r

pm

.


95

Gam

bar

D.4

. P

– h

dia

gra

m p

ada

var

iasi

kec

epat

an p

uta

r kip

as 4

900 r

pm

.


pengaruh kecepatan putar kipas udara masuk ...air aki berjenis aquades merupakan air murni hasil...

Documents