digilib.uns.ac.id/pengaruh... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user jabatan...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR UDARA TERHADAP UNJUK KERJA UNIT DESALINASI SURYA BERBASIS POMPA

KALOR DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HUMIDIFIKASI- DEHUMIDIFIKASI

TESIS

Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister

Program Studi Teknik Mesin

Oleh :

Indri Yaningsih

NIM S951008005

PROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA2012


commit to user

Jabatan

Ketua

Sekretaris

AnggotaPenguji

PENGARUH TEMPERATUR UDARA TERIIADAP UNJUKI(ERJA UNIT DESALINASI SURYA BERBASIS POMPA

KALOR DENGAN MENGGUNAKAN PROSESHT]MIDIFIKASI. DEHT]MIDIFIKASI

TESIS

OlehIndri Yaningsih

s951008005

Tim penguji

Nama

Tri Istanto, ST. MT.NrP. 1 97308202000121001

Dr. Eng. Agus Purwanto, ST. MT.NrP. 1975041 1 199903 1001

Eko Prasetyo 8., ST. MT.NrP. 1 97 l 09261999031002

Prof. Muhammad Nizam. ST.MT.Ph.DNIP. 1 970072A1999Ay001

Dr. Agus Supriyanto S.Si, M.Si.NrP. 1 9690826199903 1001

Telah dipertahankan di depan pengujiDinyatakan telah memenuhi syarat

Pada tanggal 14 Februari 2012

Pascasarjana IINS

Tanggal

14 Februari 2Al2

14 Februari 2Al2

14 Februari 2012

l4Februan 2Al2

14 Februari 2012

Teknik Mesin

ST. MT.

111

n\#

itE

NrP. 1 96107 17198601 1001

Yunus, M.S.

200tT2r002


commit to user

PENGARUH TEMPERATTJR UDARA TERIIADAP UNJUKKERJA UNIT DESALINASI SURYA BERBASIS POMPA

KALOR DENGAN MENGGUNAKAN PROSESHTTMIDIFIKASI. DEHUMIDIFIKASI

TESIS

OIehIndri Yaningsih

s951008005

KomisiPembimbing

Pembimbing I

Nama

Tri Istanto, ST. MT.NrP 197308202000121 001

Tanggal

14 Februari 2012

14 Februari 2012Pembimbing II Dr. Eng. Agus Purwanto, ST- MT.NIP 1975041 1 199903 1001

Telah dinyatakan memenuhi sYarat

Pada tanggal 14 Februan 2012

Studi Teknik Mesin

tno, ST. MT.

i;3i:;€#..)*;

w'x

iS. -ltr",lto

22001121002


commit to user v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah Subhanahu wa Ta’ala, Tuhan Yang Maha

Esa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

melaksanakan dan menyelesaikan Tesis ini dengan baik.

Tesis ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar

Magister Program Studi Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Penyelesaian Tesis ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan

dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu

pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar

besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi

ini, terutama kepada:

1. Allah Subhanahu wa Ta’ala atas segala kenikmatan yang telah diberikan.

2. Bapak Tri Istanto ST, MT dan Dr. Eng Agus Purwanto, ST, MT, selaku

pembimbing tesis, terimakasih atas arahan dan bimbingan dalam penyusunan

tesis ini.

3. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST, MT dan Bapak Prof. Muhammad Nizam.ST,

MT, PhD selaku ketua dan sekretaris prodi Magister Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Seluruh Dosen serta Staf di Jurusan Teknik Mesin UNS.

5. Bapak dan Ibu tercinta, serta kakak dan adekku, terima kasih atas dukungan

dan do’anya.

6. Endut, terimakasih atas dukungan, do’a dan semangatnya.

7. Teman – teman team desalinasi sinyo, handoyo, ferdi, bitok, adi, dan pak

dedet terimakasih atas kerjasamanya selama ini.

8. Teman – teman magister teknik mesin atas dukungan dan do’anya.

9. Teman – teman di kost KD, ryka, cintya, tyas, terimakasih atas do’a dan

dukungan kalian.

10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga

terselesainya penulisan tesis ini.


commit to user vi

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini masih jauh dari

sempurna, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan tesis ini.

Semoga tesis ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua

Amin.

Surakarta, 14 Februari 2012

Penulis


commit to user vii

Indri Yaningsih. 2012. Pengaruh Temperatur Udara Terhadap Unjuk Kerja Unit Desalinasi Surya Berbasis Pompa Kalor dengan Menggunakan Proses Humidifikasi-Dehumidifikasi. TESIS. Pembimbing I: Tri Istanto, ST, MT. II: Dr. Eng Agus Purwanto, ST, MT. Program Studi Teknik Mesin, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk menguji pengaruh temperatur udara dan pengaruh penggunaan pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan dua penutup kaca terhadap unjuk kerja unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Unit ini terdiri dari sistem pompa kalor, humidifier, dehumidifier serta pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan dua penutup kaca. Penelitian dilakukan secara indoor experiment. Energi surya dihasilkan dari simulator surya dengan menggunakan lampu halogen. Intensitas radiasi matahari divariasi sebesar 828 W/m², 924 W/m², 1014 W/m², dan 1120 W/m², sehingga dihasilkan temperatur udara masuk humidifier berturut-turut sebesar 60°C, 63°C, 68°C dan 71°C. Untuk unit desalinasi tanpa kolektor surya temperatur udara masuk humidifier sebesar 37°C. Parameter-parameter yang dibuat konstan adalah putaran kompresor sebesar 1.200 rpm, temperatur air laut sebesar 45°C, laju aliran volumetrik air laut sebesar 300 l/jam, dan air laut dalam unit disirkulasi ulang. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa volume produksi air tawar meningkat seiring dengan peningkatan temperatur udara masuk ke humidifier pada unit desalinasi surya ini. Laju produksi air tawar rata-rata dari unit desalinasi surya pada temperatur udara masuk humidifier 37oC, 60oC, 63oC, 68oC dan 71oC berturut-turut 18 l/hari, 24,48 l/hari, 26,64 l/hari, 29,52 l/hari dan 35,64 l/hari. Penggunaan pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca dapat meningkatkan produksi air tawar untuk variasi intensitas radiasi surya 828 W/m2, 924 W/m2, 1014 W/m2 dan 1120 W/m2

berturut-turut sebesar 36%, 48%, 64% dan 76%.

Kata kunci : desalinasi, pompa kalor, humidifikasi, dehumidifikasi, pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan dua penutup kaca.


commit to user viii

Indri Yaningsih. 2012. The Effect of Air Temperature to The Performance of Solar Desalination Unit Based on Heat Pump With Using Humidification and Dehumidification Processes. THESIS. Supervisor I: Tri Istanto, ST, MT. II: Dr. Eng Agus Purwanto, ST, MT. Program Study of Mechanical Engineering. Post-graduate Program of Sebelas Maret University, Surakarta.

ABSTRACT

This research was conducted to investigate the effect of air temperature and the effect of the use of double-pass flat plate solar air heater with two glass covers on the performance of solar desalination unit based on heat pump using humidification and dehumidification processes. This unit consists of a heat pump, humidifier, dehumidifier and double-pass flat plate solar air heater with two glass covers. This research was conducted in the indoor experiment. Solar energy generated from solar simulator using halogen lamps. Intensity of solar radiation was varied at 828 W/m², 924 W/m², 1014 W/m², and 1120 W/m², so the resulting air temperature entering the humidifier of 60°C, 63°C, 68°C and 71°Crespectively. For desalination unit without solar collector, inlet air temperature of humidifier was 37°C. The constant parameters were compressor rotation of 1,200 rpm, the temperature of seawater at 45°C, the volumetric flow rate of sea water of 300 l/h, and seawater in the desalination unit was re-circulated. The results of the research show that the volume of fresh water production increases with increasing temperature of the air entering the humidifier on this solar desalination unit. Average fresh water production rate of solar desalination unit at air temperature entering humidifier 37oC, 60oC, 63oC, 68oC and 71oC was 18 l/day, 24.48 l/day, 26.64 l/day, 29.52 l/day and 35.64 l/day, respectively. The use of double-pass flat plate solar air heater with two glass covers could increase the production of fresh water for the variation of solar radiation intensity 828 W/m2, 924 W/m², 1014 W/m², 1120 W/m² by 36% , 48%, 64% and 76%, respectively.

Keywords: desalination, heat pump, humidification, dehumidication, double-pass flat plate solar air heater with two glass covers.


commit to user ix

DAFTAR ISI

Kata Pengantar...................................................................................................vAbstrak ..........................................................................................................viiDaftar Isi ......................................................................................................... ixDaftar Tabel .....................................................................................................xi Daftar Gambar ................................................................................................xiiDaftar Persamaan ............................................................................................ xv Daftar Notasi ................................................................................................. xviDaftar Lampiran ..........................................................................................xviiiBAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah..............................................................11.2. Perumusan Masalah ....................................................................41.3. Batasan Masalah .........................................................................41.4. Tujuan dan Manfaat ....................................................................61.5. Sistematika Penulisan..................................................................6

BAB II LANDASAN TEORI2.1. Tinjauan Pustaka.........................................................................82.2. Dasar Teori ...............................................................................10

2.2.1. Desalinasi (Desalination)...............................................102.2.2. Teknologi Desalinasi .....................................................112.2.3. Pompa Kalor (Heat Pump).............................................212.2.4. Siklus Kompresi ............................................................232.2.5. Psikrometrik ..................................................................272.2.6. Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi .......................28

2.2.6.1.Humidifikasi ...................................................... 292.2.6.2.Dehumidifikasi................................................... 31

2.2.7. Energi Surya.................................................................. 332.2.7.1.Radiasi ............................................................... 342.2.7.2.Kolektor Surya ................................................... 362.2.7.3.Analisis Termal Pada Kolektor Surya Plat

Datar .................................................................. 37BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian ......................................................................403.2. Bahan Penelitian .......................................................................403.3. Alat Penelitian ........................................................................403.4. Prosedur Penelitian ...................................................................55

3.4.1. Tahap Persiapan.............................................................563.4.2. Tahap Pengujian ............................................................56

3.4.2.1. Pengujian tanpa kolektor surya ..........................563.4.2.2.Pengujian dengan kolektor surya ........................56

3.5. Analisa Data .............................................................................573.6. Diagram Alir Penelitian ............................................................59

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN


commit to user x

4.1. Hasil Penelitian ......................................................................604.1.1. Temperatur udara pada proses humidifikasi dan

dehumidifikasi ............................................................... 614.1.2. Proses pemanasan udara di kolektor surya ..................... 624.1.3. Pengujian kadar garam air laut dan salinitas air

tawar hasil desalinasi ..................................................... 634.1.4. Volume air tawar aktual yang dihasilkan unit

desalinasi surya.............................................................. 634.1.5. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada

diagram psikrometrik..................................................... 644.1.6. Perhitungan volume air tawar yang dihasilkan unit

desalinasi surya.............................................................. 654.1.7. Perhitungan COPHP aktual ............................................. 694.1.8. Perhitungan efisiensi kolektor surya plat datar dua

laluan dengan 2 penutup kaca ........................................ 714.2. Analisa Data ......................................................................74

4.1.9. Pengaruh temperatur udara terhadap produksi air tawar.............................................................................. 74

4.2.1. Pengaruh temperatur udara terhadap COPHP...................764.1.10. Pengaruh penggunaan pemanas udara surya plat

datar dua laluan dengan 2 penutup kaca terhadap unjuk kerja sistem..........................................................77

4.1.11. Efisiensi pada pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca ........................................78

BAB V PENUTUP5.1. Kesimpulan ......................................................................80

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................81LAMPIRAN ....................................................................................................83


commit to user xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Proses – proses desalinasi (Kalogirou 2005) ....................................12Tabel 3.1. Hasil pengujian kadar garam air laut yang digunakan.......................40Tabel 3.2. Spesifikasi pompa Moswell Model 125C.........................................47Tabel 4.1 Temperatur rata-rata udara melewati kondensor, kolektor

surya, dan masuk humidifier ............................................................61Tabel 4.2. Data temperatur udara pada proses humidifikasi dan

dehumidifikasi .................................................................................61Tabel 4.3 Data temperatur udara melewati kolektor surya untuk

variasi intensitas radiasi surya rata-rata 1120 W/m2 .........................62Tabel 4.4. Hasil pengujian kadar garam air laut sebelum proses desalinasi .......63Tabel 4.5. Hasil pengujian salinitas air tawar setelah proses desalinasi .............63Tabel 4.6. Hasil pengamatan akumulasi produksi air tawar aktual untuk

seluruh temperatur udara masuk humidifier .....................................64Tabel 4.7. Data proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20

untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C ...............................65Tabel 4.8. Hasil perhitungan laju aliran massa udara, penambahan massa

uap total, pengurangan massa uap total dan volume air tawar yang dihasilkan pada temperatur udara masuk humidifier 71°C .......67

Tabel 4.9. Hasil perhitungan volume air tawar yang dihasilkan untuk seluruh temperatur udara masuk humidifier .....................................68

Tabel 4.10.Hasil perhitungan penambahan massa uap air total di humidifier untuk seluruh temperatur udara masuk humidifier .......68

Tabel 4.11.Hasil perhitungan pengurangan massa uap air total di dehumidifier untuk seluruh temperatur udara masuk humidifier .....................................................................................68

Tabel 4.12. Perhitungan COPHP aktual untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C...............................................................................71

Tabel 4.13.COPHP aktual untuk seluruh temperatur udara masuk humidifier........................................................................................71

Tabel 4.14. Efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca pada intensitas radiasi surya rata-rata 1120 W/m2 ....................73

Tabel 4.15 Efisiensi kolektor surya untuk seluruh variasi intensitas radiasi surya................................................................................................73


commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Multi-stage flash distillation (Cipollina dkk 2009) .........................13Gambar 2.2. Penyulingan multi-efek (Multiple-effect distillation)(Cipollina

dkk 2009) ......................................................................................14Gambar 2.3. Penyulingan dengan tekanan uap (vapor compression

distillation) (Kalogirou 2009) ........................................................15Gambar 2.4. Osmosis balik (Reverse Osmosis) (Kalogirou 2009).......................16Gambar 2.5. Penguapan efek tunggal (single effect evaporation)(Cipollina

dkk 2009) ......................................................................................17Gambar 2.6. Siklus air hujan (Narayan dkk 2010) ..............................................18Gambar 2.7. Sistem desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi

berbasis pompa kalor (Gao dkk 2008) ...........................................19Gambar 2.8. Humidifier (Gao dkk 2008) ............................................................20Gambar 2.9. Kemungkinan kombinasi dari sistem RE untuk diaplikasikan

ke sistem desalinasi. (Cipollina dkk 2009) .....................................21Gambar 2.10. Skema perbandingan mesin kalor dengan pompa kalor

(Holland dkk 2005) .......................................................................22Gambar 2.11. Komponen pompa kalor pada proses pemanasan

(http://www.reuk.co.uk/Air-Source-Heat-Pumps.htm).................23Gambar 2.12. Komponen pompa kalor pada proses pendinginan

(http://www.reuk.co.uk/Air-Source-Heat-Pumps.htm).................23Gambar 2.13. Siklus kompresi uap standar ........................................................23

(a) Diagram alir proses................................................................23(b) Diagram temperatur-entropi (Pasek 2004)..............................23

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap aktual dan standar (Pasek 2004)...................26Gambar 2.15. Diagram psikrometrik (McDowall 2006) .....................................27Gambar 2.16. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi (Pita 2002) .....................29Gambar 2.17.Proses heating and humidification dalam diagram

psikrometrik (Kharagpur 2008) ....................................29Gambar 2.18.Proses cooling and humidification dalam diagram

psikrometrik (Kharagpur 2008).....................................30Gambar 2.19. Proses heating and dehumidification dalam diagram

psikrometrik (Kharagpur 2008) ..................................................32Gambar 2.20. Proses cooling and dehumidification dalam diagram

psikrometrik(Kharagpur 2008) ....................................................32Gambar 2.21. Skema karakteristik panjang gelombang......................................34Gambar 2.22. Energi radiasi matahari yang sampai pada suatu material

(Petela 2010)...............................................................................35Gambar 2.23. Bagian – bagian utama dari kolektor surya plat datar

(Kalogirou 2009).........................................................................36Gambar 2.24. Hambatan termal pada kolektor surya (Kalogirou 2009)..............38Gambar 2.25. Input radiasi dan kerugian panas pada kolektor surya

(Kalogirou 2009).........................................................................39Gambar 3.1. Refrigeran HFC 134-a ...................................................................40

http://www.reuk.co.uk/Air-Source-Heat-Pumps.htm

http://www.reuk.co.uk/Air-Source-Heat-Pumps.htm


commit to user xiii

Gambar 3.2. Skema unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ................41

Gambar 3.3. Unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ................42

Gambar 3.4. Kompresor ....................................................................................43Gambar 3.5. Kondensor .....................................................................................43Gambar 3.6. Receiver ........................................................................................43Gambar 3.7. Katup ekspansi .............................................................................44Gambar 3.8. Evaporator .....................................................................................44Gambar 3.9. Motor listrik 3 HP..........................................................................44Gambar 3.10. Pressure gauge ............................................................................45Gambar 3.11. Humidifier ...................................................................................45Gambar 3.12. Dehumidifier ...............................................................................46Gambar 3.13. Sprinkler......................................................................................46Gambar 3.14. Fan aksial ....................................................................................46Gambar 3.15. Pompa sentrifugal ........................................................................47Gambar 3.16. Termokopel tipe T .......................................................................47Gambar 3.17. Pemasangan termokopel tipe T pada pipa.....................................48Gambar 3.18. Display termokopel......................................................................48Gambar 3.19. Flowmeter refrigerant ..................................................................49Gambar 3.20. Flowmeter air laut........................................................................49Gambar 3.21. Thermostat...................................................................................49Gambar 3.22. Relay atau kontaktor ....................................................................50Gambar 3.23. Manometer ..................................................................................50Gambar 3.24. Termometer bola basah................................................................51Gambar 3.25. Termometer digital ......................................................................51Gambar 3.26. Power supply switching circuit ....................................................51Gambar 3.27. Stopwatch ....................................................................................52Gambar 3.28. Gelas ukur ...................................................................................52Gambar 3.29. Bak penampung air laut ...............................................................52Gambar 3.30. Bak penampung air tawar (fresh water)........................................53Gambar 3.31. Lampu Halogen ...........................................................................53Gambar 3.32. Pyranometer ................................................................................53Gambar 3.33. Skema kolektor surya plat datar dua laluan ..................................54Gambar 3.34. Unit kolektor surya plat datar dua laluan ......................................55Gambar 4.1. Diagram alir energi sistem pompa kalor pada menit ke-20,

temperatur udara masuk humidifier 71°C ....................................62Gambar 4.2. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20

untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C ..........................64Gambar 4.3. Diagram p-h siklus actual............................................................69Gambar 4.4. Grafik akumulasi produksi air tawar terhadap waktu dengan

variasi temperatur udara masuk humidifier..................................74Gambar 4.5. Grafik penambahan massa uap air total terhadap waktu

dengan variasi temperatur udara masuk humidifer.......................75


commit to user xiv

Gambar 4.6. Grafik perbandingann akumulasi produksi air tawar teoritis dan aktual terhadap waktu dengan variasi temperatur udara masuk humidifier ........................................................................76

Gambar 4.7 Grafik COP HP aktual terhadap waktu dengan variasi temperatur udara .........................................................................77

Gambar 4.8 Pengaruh penggunaan pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca terhadap unjuk kerja sistem ..........77

Gambar 4.9. Efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca untuk seluruh variasi intensitas radiasi surya..........78


commit to user xv

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan (2.1) COP ideal Heat Pump ........................................................... 25Persamaan (2.2) COP aktual Heat Pump ......................................................... 26Persamaan (2.3) Laju aliran massa refrigeran aktual ........................................ 26Persamaan (2.4) Kapasitas panas yang dilepas ................................................ 27Persamaan (2.5) Kenaikan entalpi udara spesifik ............................................. 30Persamaan (2.6) Kenaikan entalpi udara total .................................................. 30Persamaan (2.7) Penambahan kadar uap air (moisture content) ....................... 30Persamaan (2.8) Penambahan massa uap air total............................................. 30Persamaan (2.9) Jumlah kalor yang dilepas selama proses ............................... 30Persamaan (2.10) laju aliran massa uap air ...................................................... 31Persamaan (2.11) entalpi spesifik dari uap air .................................................. 31Persamaan (2.12) Penurunan entalpi udara ...................................................... 32Persamaan (2.13) Penurunan kadar uap air (moisture content) ......................... 32Persamaan (2.14) Jumlah kalor yang dilepas udara selama proses ................... 32Persamaan (2.15) Laju aliran massa udara ....................................................... 32Persamaan (2.16) Massa air tawar yang dihasilkan selama proses .................... 32Persamaan (2.17) Energi radiasi matahari total ................................................ 35Persamaan (2.18) Reflektivitas ........................................................................ 35Persamaan (2.19) Absorptivitas ....................................................................... 35Persamaan (2.20) Transmisivitas ..................................................................... 35Persamaan (2.21) Energi yang hilang pada kolektor surya ............................... 37Persamaan (2.22) Koefisien perpindahan panas total ....................................... 38Persamaan (2.23) Laju energy panas yang berguna pada kolektor surya .......... 38Persamaan (2.24) Efisiensi kolektor surya ....................................................... 39Persamaan (2.25) Efisiensi kolektor surya ....................................................... 39


commit to user xvi

DAFTAR NOTASI

A = luas penampang saluran (m2)COPaktual = koefisien prestasi aktualCOPHP = koefisien prestasi idealcp = panas jenis udara (J/kg.K)Eρ = radiasi yang dipantulkan (direfleksikan)Eα = radiasi yang mampu diserap oleh materialEτ = radiasi yang mampu ditransmisikan melewati materialGt = intensitas radiasi yang masuk dan diserap oleh plat penyerap (W/m2)hw = entalpi spesifik dari uap air (kJ/kg)h1 = entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg)h1 = entalpi udara masuk humidifier(kJ/kg)h2 = entalpi udara keluar humidifier(kJ/kg)h2 = entalpi gas refrigeran pada tekanan keluar kompresor (kJ/kg)h2a = entalpi refrigeran masuk kondensor (kJ/kg)h3 = entalpi refrigeran pada tekanan keluar kondensor (kJ/kg)h3 = entalpi udara keluar dehumidifier(kJ/kg)ṁa = laju aliran massa udara (kg/s)ṁref = laju aliran massa refrigeran (kg/s)mw = massa air tawar yang dihasilkan selama proses (kg)Q = debit aliran refrigeran (m3/s)Qkond = kalor yang dilepas oleh kondensor (kW)Qu = laju energi panas yang keluar (J/s)Q1-2 = jumlah kalor yang dilepas selama proses (kW)Q2-3 = jumlah kalor yang dilepas udara selama proses (kW)Ta = temperatur lingkungan (K)Tp = temperatur plat kolektor (K)Ti = temperatur udara masuk kolektor (K)To = temperatur udara yang keluar dari kolektor (K)Ub = koefisien perpindahan panas total pada bagian bawah kolektor

(W/m2.K)Ue = koefisien perpindahan panas total pada bagian tepi kolektor

(W/m2.K)UL = koefisien perpindahan panas total berdasarkan luas kolektor Ac

(W/m2.K)Ut = koefisien perpindahan panas total pada bagian atas kolektor

(W/m2.K)Va = kecepatan udara (m/s)wi = rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator (kg/kg)wo = rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator (kg/kg)Wkomp = daya kompresor (kW)w1 = rasio kelembaban udara masuk humidifier (kg uap air/kg udara

kering)w2 = rasio kelembaban udara keluar humidifier (kg uap air/kg udara

kering)


commit to user xvii

w3 = rasio kelembaban udara keluar humidifier (kg uap air/kg udara kering)

α = absorptivitasρref = densitas refrigeran (kg/m3)ρudara = densitas udara (kg/m3)air laut = densitas air laut (kg/m3)ρ = reflektivitast = periode (jam/hari)τ = transmisivitasη = efisiensi kolektor surya (%)ΔH = kenaikan entalpi udara total (kJ/kg)Δh = kenaikan entalpi udara spesifik (kJ/kg)Δw = penambahan kadar uap air (kg uap air/kg udara kering)ΔW = penambahan massa uap air total (kg/s)


commit to user xviii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. DATA VARIASI TEMPERATUR UDARA MASUK HUMIDIFIER 37 °C ............................................................................ 84

Tabel 1. Data kecepatan udara, laju aliran volumetrik air laut, dan temperatur air laut pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C....... 84

Tabel 2. Data sistem humidifikasi dan dehumidifikasi pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C.............................................................. 84

Tabel 3. Data sistem pompa kalor pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C................................................................................................... 85

Tabel 4. Data perhitungan COP pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C.................................................................................................... 85

Tabel 5. Data entalpi, rasio kelembaban, dan kelembaban relatif pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C ............................................ 86

Tabel 6. Data perhitungan penambahan massa uap air total dalam udara sesudah humidifier dan pengurangan massa uap air total dalam udara sesudah dehumidifier temperatur udara masuk humidifier 37 °C.................................................................................................... 86



Tabel 2. Data sistem humidifikasi dan dehumidifikasi pada temperatur udara masuk humidifier 60 °C .............................................................. 87

Tabel 3. Data sistem pompa kalor pada temperatur udara masuk humidifier 60 °C.................................................................................................... 88




Tabel 7. Data hasil pegujian kolektor surya untuk intensitas radiasi surya rata – rata 828 W/m²............................................................................. 90






commit to user xix




Tabel 7. Data hasil pegujian kolektor surya untuk intensitas radiasi surya rata – rata 924 W/m²............................................................................. 93








Tabel 7. Data hasil pegujian kolektor surya untuk intensitas radiasi surya rata – rata 1014 W/m²........................................................................... 97







Tabel 6. Data perhitungan penambahan massa uap air total dalam udara sesudah humidifier dan pengurangan massa uap air total dalam udara sesudah dehumidifier temperatur udara masuk humidifier 71 °C.................................................................................................. 100

Tabel 7. Data hasil pegujian kolektor surya untuk intensitas radiasi surya rata – rata 1120 W/m²......................................................................... 100


commit to user xx

LAMPIRAN 5. GAMBAR PROSES HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIKASI UNTUK SELURUH VARIASI TEMPERATUR UDARA MASUK HUMIDIFIER PADA MENIT KE-20 ................................................................................... 101

LAMPIRAN 6. HASIL PENGUJIAN SALINITAS AIR TAWAR .................. 102


commit to user 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Sejak dimulainya kehidupan di bumi, jumlah sumber air tawar yang ada di

dunia dapat dikatakan hampir mendekati konstan. Namun dalam kurun waktu

kurang dari 200 tahun, jumlah penduduk di dunia terus meningkat dengan cepat.

Hal ini diikuti dengan peningkatan konsumsi air di dunia, yang meningkat dua

kali lipat setiap 20 tahun melampaui dua kali laju pertumbuhan penduduk (Sinha

2010). Peningkatan jumlah penduduk yang sangat cepat, perubahan gaya hidup,

pertumbuhan aktivitas ekonomi dan polusi, mengakibatkan menurunnya kualitas

air serta terbatasnya penggunaan sumber air tawar. Sehingga ketersediaan akan air

tawar semakin menurun. Kekurangan air tawar ini dapat mengancam kehidupan

sebagian besar penduduk di dunia, karena air merupakan salah satu kebutuhan

primer.

Penggunaan air yang tidak sehat dapat menyebabkan berbagai macam

penyakit, contohnya pada negara berkembang 80-90% penyakit disebabkan oleh

penggunaan air yang tidak sehat, dan 30% diantaranya menyebabkan kematian.

Menurut laporan terbaru badan International Atomic Energy Agency (IAIE),

diperkirakan 1,1 miliar orang tidak mendapatkan air yang layak untuk dikonsumsi

dan lebih dari 5 juta orang meninggal tiap tahunnya karena penyakit yang

disebabkan oleh kekurangan air (Fath dkk 2005). Kekurangan air bersih sebagian

besar dirasakan oleh penduduk pedesaan, terutama di daerah terpencil, dimana

infrastruktur untuk air dan energi kurang berkembang. Selain itu kandungan total

padatan yang terlarut (Total Dissolved Solids) dalam air yang tersedia pada daerah

tersebut juga terlalu tinggi, sehingga tidak layak untuk dikonsumsi.

Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) merekomendasikan batas minimal

kebutuhan air adalah 15 - 20 liter/orang/hari, dimana jumlah ini hanya dapat

digunakan untuk kebutuhan dasar seperti minum, persiapan makanan, kebersihan

pribadi serta mencuci. Di Amerika Serikat konsumsi air rata-rata mencapai 400


commit to user

2

liter per orang. Di beberapa negara di Afrika, konsumsi air tawar berada pada

kisaran 20 liter per kapita per hari (Cipollina dkk 2009). Sedangkan di Indonesia

kebutuhan air rata-rata berkisar 100 – 150 liter/orang /hari (Enjtang 1991).

Jumlah air di bumi sangat melimpah karena mencakup 3/4 luas permukaan

bumi, namun sekitar 97% air ini merupakan air garam yang terdapat di laut dan

3% (sekitar 36 juta km3) adalah air tawar, meliputi air di kutub (dalam bentuk es),

air tanah, danau dan sungai. Hampir 70% dari 3% air tawar di bumi membeku

dalam bentuk gletser, salju permanen, dan es. Sedangkan 30% air tawar di bumi

berada di dalam tanah, sebagian besar berada sangat dalam dan susah untuk

dijangkau. Air tawar ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan sebagian besar

manusia dan hewan. Total konsumsi air di dunia sekitar 70% digunakan untuk

pertanian, 20% digunakan untuk industri, dan hanya 10% dikonsumsi untuk

kebutuhan rumah tangga (Kalogirou 2005).

Sumber air yang hampir tidak akan habis adalah lautan. Kekurangan

utamanya adalah kadar garamnya yang tinggi. Air laut, air payau, dan air tawar

memiliki tingkat salinitas yang berbeda, yang sering dinyatakan dengan

konsentrasi padatan terlarut total. Menurut WHO, batas kadar garam yang

diijinkan dalam air adalah 500 parts per million (ppm), dan untuk kasus khusus

mencapai 1.000 ppm. Sebagian besar air yang terdapat di dunia mempunyai kadar

garam sampai 10.000 ppm, dan air laut secara normal mempunyai kadar garam

dalam rentang 35.000 – 45.000 ppm dalam bentuk total garam terlarut (Kalogirou

2005). Oleh karena itu, perlu dilakukan suatu cara untuk mengurangi kadar garam

tersebut. Salah satunya adalah dengan proses desalinasi. Desalinasi, secara umum

bertujuan untuk menghilangkan garam dari air yang mengandung larutan garam.

Tujuan dari sistem desalinasi adalah untuk membersihkan dan memurnikan air

laut atau air payau serta mendapatkan air dengan total padatan terlarut dalam batas

yang diijinkan yaitu 500 ppm atau kurang.

Proses desalinasi membutuhkan jumlah energi yang signifikan. Kapasitas

sistem desalinasi yang telah terpasang pada tahun 2000 adalah sekitar 22 juta

m3/hari, dan diharapkan meningkat secara drastis pada dekade selanjutnya.

Namun peningkatan ini dapat menimbulkan serangkaian masalah, salah satunya


commit to user

3

yaitu berhubungan dengan konsumsi energi dan polusi lingkungan yang

disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil. Dapat diperkirakan bahwa

produksi air 22 juta m3/hari membutuhkan sekitar 203 juta ton minyak per tahun

(sekitar 8,5 EJ/tahun atau 2,36 x 1012

kWh/tahun bahan bakar) (Kalogirou 2005).

Delapan puluh persen energi di seluruh dunia yang saat ini digunakan adalah

bahan bakar fosil. Pembakaran bahan bakar fosil melepas emisi berbahaya, seperti

karbon dioksida, oksida nitrogen, aerosol, dll yang mempengaruhi lingkungan

lokal, regional dan global (Thirugnanasambandam dkk 2010). Sehingga perlu

dikembangkan sumber energi yang tidak mencemari lingkungan. Dalam hal ini

yaitu pemanfaatan energi terbarukan untuk menggerakkan sistem pengolahan

serta desalinasi air laut.

Sistem energi terbarukan mampu menghasilkan energi dari sumber yang

tersedia di alam secara bebas. Teknologi energi terbarukan adalah menghasilkan

energi yang dapat dipasarkan dengan mengubah fenomena alam ke dalam bentuk

energi yang berguna. Karakteristik utama teknologi energi terbarukan adalah

ramah terhadap lingkungan (tidak menghasilkan limbah yang berbahaya). Sumber

energi terbarukan yang paling melimpah adalah energi panas matahari. Energi

panas matahari dalam bentuk radiasi mendukung hampir seluruh kehidupan di

dunia diantaranya melalui fotosintesis serta menggerakkan iklim dan cuaca di

dunia. Matahari memancarkan energi sekitar 3,8 x 1023

kW, dimana sekitar 60%

atau 1,8 x 1014

kW diserap oleh bumi, yang terletak sekitar 150 juta km dari

matahari. Sisanya dipantulkan kembali ke ruang angkasa dan diserap oleh

atmosfer. Sekitar 0,1% dari energi ini, ketika dikonversi dengan efisiensi 10%

akan menghasilkan empat kali kapasitas pembangkit listrik total dunia sekitar

3.000 GW. Hal yang perlu diperhatikan juga bahwa total radiasi matahari tahunan

yang jatuh ke bumi adalah lebih dari 7.500 kali total konsumsi energi primer

tahunan dunia, yaitu 450 EJ. Radiasi matahari tahunan yang mencapai permukaan

bumi, sekitar 3.400.000 EJ, lebih besar dari semua sumber energi tak terbarukan

(non-renewable energy), termasuk bahan bakar fosil dan nuklir

(Thirugnanasambandam dkk 2010).


commit to user

4

Perkembangan terakhir yang paling menjanjikan dalam desalinasi surya

(solar desalination) adalah penggunaan proses humidifikasi-dehumidifikasi (HD).

Prinsip dari proses ini berdasarkan pada fakta bahwa udara dapat dicampur

dengan uap air. Kandungan uap air yang dibawa udara akan meningkat bersamaan

dengan meningkatnya temperatur udara. 1 kg udara kering dapat membawa 0,5 kg

uap air atau sekitar 670 kkal ketika temperatur udara meningkat dari 30°C - 80°C.

Proses HD terdiri dari tiga sub sistem, yaitu pemanas air atau udara, humidifier

atau evaporator, dehumidifier atau kondensor.

Unjuk kerja dari sistem desalinasi surya dengan proses HD untuk

meningkatkan produksi air tawar sangat tergantung pada temperatur masukan air

laut ke humidifier, temperatur udara di dalam saluran (duct), laju aliran massa air

laut, laju aliran massa udara, intensitas radiasi matahari, serta tipe kolektor surya

(solar collector). Oleh karena itu penelitian untuk mengetahui unjuk kerja dari

sistem desalinasi surya ini sangat penting. Penelitian ini akan menguji pengaruh

temperatur udara terhadap unjuk kerja sistem desalinasi surya dengan

menggunakan proses HD dan pengaruh penggunaan pemanas udara surya plat

datar dua laluan dengan 2 penutup kaca (double-pass flat plat solar air heater

with two glass covers) terhadap unjuk kerja sistem.

1.2 Perumusan Masalah

Bagaimanakah pengaruh temperatur udara terhadap unjuk kerja sistem

desalinasi surya dengan proses humidifikasi-dehumidifikasi dan pengaruh

penggunaan pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca

(double-pass flat plat solar air heater with two glass covers) terhadap unjuk kerja

sistem.

1.3 Batasan Masalah

Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut:

1. Refrigeran yang digunakan dalam pengujian ini adalah HFC-134a.

2. Intensitas radiasi matahari divariasi sebesar 828 W/m2, 924 W/m

2, 1014

W/m2 dan 1120 W/m

2.


commit to user

5

3. Pengujian menggunakan unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan

menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi, yang terdiri dari:

Motor 3 phase

Kompresor torak ( reciprocating compressor )

Kondensor

Receiver

Katup ekspansi (Thermal Expansion Valve)

Evaporator

Humidifier

Pemanas udara surya (solar air heater)

Flowmeter refrigeran

Flowmeter air laut

Tangki air laut

Tangki air bersih

Pompa sentrifugal

Sprinkler

Fan aksial

Penerus daya motor listrik

4. Humidifier yang digunakan terbuat dari plat-plat aluminium dengan dimensi

panjang 30 cm, lebar 37 cm, dan tinggi 35 cm yang disusun secara sejajar

sebanyak 72 buah dengan jarak antar plat 5 mm dan sudut elevasi 45o tiap

gelombangnya.

5. Kondensor yang digunakan berjumlah 2 buah yang disusun secara seri

dengan dimensi tiap kondensor 58 cm x 36 cm x 1,5 cm.

6. Evaporator yang digunakan berjumlah 2 buah yang disusun secara paralel.

7. Humidifier, evaporator, dan fan aksial berada di dalam saluran.

8. Parameter yang dibuat konstan yaitu putaran kompresor sebesar 1200 rpm,

laju aliran volumetrik air laut sebesar 300 liter/jam, dan temperatur air laut

sebesar 45ºC.


commit to user

6

9. Temperatur udara diatur dengan mengatur pemanas udara surya plat datar dua

laluan dengan 2 penutup kaca (double-pass flat plate solar air heater with

two glass covers).

10. Energi surya dihasilkan dari simulator surya (solar simulator) dengan

menggunakan lampu halogen.

11. Air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang.

12. Penelitian merupakan indoor experiment.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Menguji unjuk kerja unit desalinasi surya dengan proses humidifikasi-

dehumidifikasi dengan menggunakan pemanas udara surya plat datar

dua laluan dengan 2 penutup kaca.

2. Mengetahui pengaruh temperatur udara terhadap unjuk kerja unit

desalinasi surya dengan menggunakan proses humidifikasi-

dehumidifikasi.

3. Mengetahui pengaruh penggunaan pemanas udara surya plat datar dua

laluan dengan 2 penutup kaca terhadap unjuk kerja sistem.

Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat memberikan manfaat

sebagai berikut:

1. Mampu memberikan pengetahuan baru tentang penggunaan energi surya

sebagai energi alternatif serta aplikasinya dalam unit desalinasi dengan

menggunakan proses humidifikasi-dehumidifikasi.

2. Dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari sebagai alternatif untuk

menghasilkan air tawar dari air laut.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tesis ini adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan

masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, serta

sistematika penulisan.


commit to user

7

BAB II : Landasan teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan

pengujian unit desalinasi surya dengan menggunakan proses

humidifikasi dan dehumidifikasi, teori desalinasi, teknologi desalinasi,

pompa kalor, proses desalinasi dengan humidifier dan dehumidifier

dan energi surya.

BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat

dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan

pengambilan data.

BAB IV : Hasil penelitian dan pembahasan, menjelaskan data hasil pengujian,

perhitungan data hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan.

BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.


commit to user

8

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Fath dan Ghazy (2002), melakukan studi secara numeris untuk

mengetahui unjuk kerja desalinasi surya dengan sistem humidifikasi-

dehumidifikasi sederhana. Sistem desalinasi terdiri dari pemanas udara surya,

humidifier, dehumidifier dan komponen sirkulasi udara. Studi ini meneliti

pengaruh kondisi lingkungan, desain, serta parameter operasi terhadap daya

produksi sistem desalinasi. Parameter lingkungan termasuk radiasi matahari,

temperatur lingkungan, dan kecepatan angin. Parameter desain termasuk isolasi

pemanas udara, humidifier, dan efektivitas dehumidifier. Parameter operasi

diantaranya laju aliran udara, laju aliran air umpan dan temperatur. Hasil

menunjukkan bahwa efisiensi pemanas udara surya (sumber energi) sangat

berpengaruh terhadap daya produksi sistem. Peningkatan laju aliran udara sampai

0,6 kg/detik meningkatkan produktivitas sistem, dan setelah itu tidak memberikan

efek yang signifikan lagi.

Nafey dkk (2004), melakukan penelitian sistem desalinasi surya dengan

tujuan utama mengetahui parameter – parameter utama yang mempengaruhi

produksi sistem. Alat penelitian terdiri dari pemanas air surya (solar water

heater), pemanas udara surya (solar air heater), humidifier dan dehumidifier.

Variabel yang diubah yaitu laju aliran air umpan, laju aliran udara, dan laju aliran

air pendingin ke humidifier serta kondisi cuaca. Hasilnya yaitu produksi dari

sistem sangat dipengaruhi oleh temperatur air laut masuk humidifier, laju aliran

air pendingin pada humidifier, laju aliran udara serta intensitas radiasi matahari.

Peningkatan energi surya masukan meningkatkan temperatur udara dan

temperatur air, serta produktivitas sistem. Peningkatan temperatur air dan udara

ini meningkatkan koefisien perpindahan panas dan perpindahan massa. Selain itu

uap air meningkat karena adanya peningkatan temperatur udara. Sedangkan

temperatur lingkungan dan kecepatan angin tidak menunjukkan pengaruh yang

signifikan terhadap peningkatan produktivitas sistem.


commit to user

9

Orfi dkk (2004) melakukan studi teoritis dan eksperimental sistem

desalinasi surya menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Sistem

tersebut terdiri dari dua buah kolektor surya (udara dan air), sebuah evaporator

dan kondensor. Dalam prakteknya sebuah pemanas air elektrik digunakan untuk

menggantikan kolektor surya, evaporator yang digunakan dalam penelitian ini

memiliki penampang segiempat. Pada penelitian ini memanfaatkan panas laten

dari uap air dalam kondensor untuk memanaskan air laut yang diumpankan ke

humidifier untuk meningkatkan produktivitas sistem. Dari penelitian tersebut

disimpulkan bahwa efisiensi global dari sistem tergantung pada efisiensi dari

masing-masing komponen (kolektor surya untuk pemanas air dan udara,

evaporator dan kondensor).

Ben-Amara dkk (2005), melakukan studi eksperimental terhadap

efisiensi desain kolektor surya plat datar untuk memanaskan udara pada proses

desalinasi dengan humidifikasi-dehumidifikasi. Dalam proses ini kolektor surya

bekerja pada parameter eksperimental yang tidak biasa (konveksi paksa,

kelembaban udara tinggi, serta intensitas radiasi tinggi). Selain itu diteliti juga

parameter-parameter yang berpengaruh terhadap efisiensi kolektor surya seperti

radiasi matahari, kecepatan angin, udara lingkungan, laju aliran udara, temperatur

udara serta kelembaban udara masuk. Pada faktanya penggunaan pemanas udara

dengan kolektor surya ini bertujuan untuk menekan biaya ekonomi sehingga

membuat sistem ini dapat diaplikasikan untuk unit desalinasi. Kolektor surya ini

diuji pada indoor dan outdoor experiments.

Yuan dan Zhang (2007), melakukan penelitian secara eksperimen dan

teoritis untuk meningkatkan unjuk kerja dari sistem desalinasi surya sirkulasi

tertutup dengan proses humidifikasi-dehumidifikasi. Penelitian ini difokuskan

pada analisa pada kolektor surya, laju aliran air pendingin, laju aliran air laut dan

efek dimensi struktural pada produksi air tawar. Produksi air tawar harian dan

bulanan dari sistem ini disimulasikan berdasarkan pada radiasi sinar matahari

bulanan. Hasil penelitian untuk luas kolektor surya yang sama, peningkatan laju

aliran air umpan akan menurunkan produksi air tawar karena temperatur


commit to user

10

semprotan (spray temperature) menurun. Kesesuaian laju aliran air pendingin

dengan luas kolektor surya sangat penting untuk meningkatkan produksi air tawar.

Gao Penghui dkk (2008) meneliti tentang unjuk kerja unit desalinasi

berbasis pompa kalor dengan humidifikasi dan dehumidifikasi. Pada sistem ini,

udara dipanaskan melalui kolektor surya dan kemudian dilembabkan di

honeycomb (alveolate humidifier) melalui blower. Udara lembab kemudian

didinginkan ketika melewati pre-kondensor dan dilanjutkan didinginkan melalui

evaporator (evaporative condenser) dan akan dihasilkan air tawar. Dari hasil

penelitian ini dapat disimpulkan bahwa laju aliran massa air laut dan temperatur

air laut yang masuk ke sistem mempunyai pengaruh yang besar dalam

memproduksi air tawar.

Yamali dan Solmus (2008) melakukan studi eksperimental untuk

mengetahui unjuk kerja dari sistem solar desalinasi menggunakan proses

humidifikasi dan dehumidifikasi, dan hasilnya dibandingkan dengan hasil yang

diperoleh secara teoritis. Unit ini terdiri dari pemanas udara surya plat datar dua

laluan dengan 2 penutup kaca (double-pass flat plate solar air heater with two

glass covers), humidifier, tangki penyimpanan air dan dehumidifying exchanger.

Diperoleh hasil bahwa daya produksi sistem meningkat karena peningkatan laju

aliran udara dan air masuk humidifier. Selain itu, unjuk kerja sistem sangat

dipengaruhi oleh luas pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup

kaca.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Desalinasi (Desalination)

Kadar garam yang terkandung dalam laut ini tergantung pada kondisi

masing – masing daerah, namun persentase komposisi air laut dapat dikatakan

konstan untuk setiap daerah. Kadar garam rata-rata untuk air laut sekitar 35.000

ppm, 30% adalah sodium dan 55% adalah klorida. Sulfat dan magnesium yang

terkandung dalam air laut juga tinggi, sekitar 8% sulfat dan 4% magnesium.

Komposisi kimia ini menunjukkan bahwa sifat fisik air laut dengan kadar padatan

terlarut total yang tinggi sangat berbeda dengan air tawar. Dimana kadar garam


commit to user

11

untuk air tawar hanya sekitar 1.500 ppm. Oleh karena itu diperlukan suatu cara

untuk mengurangi kadar garam tersebut agar dapat dijadikan air tawar dan dapat

digunakan dalam kehidupan sehari – hari.

Desalinasi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi

kandungan garam terlarut dari air garam hingga level tertentu sehingga air dapat

digunakan. Proses desalinasi melibatkan 3 aliran cairan, yaitu umpan berupa air

garam (misalnya air laut), produk bersalinitas rendah, dan konsentrat bersalinitas

tinggi. Produk proses desalinasi umumnya merupakan air dengan kandungan

garam terlarut kurang dari 500 mg/l, yang dapat digunakan untuk keperluan

domestik, industri, dan pertanian. Hasil sampingan dari proses desalinasi

adalah brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi tinggi (lebih dari 35.000

mg/l garam terlarut). Proses ini memerlukan beberapa bentuk energi untuk

menghilangkan garam, dan memanfaatkan berbagai teknologi untuk pemisahan.

2.2.2 Teknologi Desalinasi

Untuk memproduksi air tawar dari air laut harus digunakan peralatan

untuk proses pemisahan garam. Proses ini dapat dilakukan dengan berbagai cara

dan semuanya berdasarkan pada prinsip bahwa air dan garam tidak dapat

dipisahkan secara spontan, namun dibutuhkan sumber energi sebagai daya pada

proses pemisahan. Unit desalinasi yang pertama untuk memproduksi air tawar

yaitu berdasarkan pada proses penguapan air oleh panas yang dihasilkan matahari

atau proses pembakaran. Prinsip ini, menerapkan proses integrasi energi yang

kompleks, dan teknologi desalinasi ini didasarkan pada proses pemisahan secara

termal. Energi termal ini dapat diperoleh dari sumber energi konvensional seperti

bahan bakar fosil, nuklir atau dari sumber energi non-konvensional seperti energi

matahari atau energi panas bumi.

Desalinasi dapat dicapai dengan menggunakan sejumlah teknik. Teknologi

desalinasi dalam sebuah industri menggunakan perubahan fase atau melibatkan

membran semi-permeabel untuk memisahkan pelarut atau beberapa zat terlarut.

Teknologi desalinasi dapat diklasifikasikan ke dalam kategori berikut :

(i) perubahan fase atau proses termal, dan


commit to user

12

(ii) membran atau proses fase tunggal.

Proses desalinasi berdasarkan energi termal diantaranya adalah multi-stage

flash (MSF) distillation, multiple effect boiling (MEB) and vapour compression

(VC). Dalam proses membran, listrik digunakan baik untuk menjalankan pompa

bertekanan tinggi atau untuk ionisasi garam yang terkandung dalam air laut.

Tabel 2.1. Proses – proses desalinasi (Kalogirou 2005)

Proses perubahan fasa Proses Membran

1. Multi-stage flash (MSF) 1. Reverse osmosis (RO)

2. Multiple effect boiling (MEB) - RO tanpa energy recovery

3. Vapour Compression (VC) 2. Electrodialysis (ED)

4. Freezing

5. Humidification/Dehumidification

dehumidification

6. Solar stills

- Conventional stills

- Special stills

- Cascade type solar stills

- Wick-type stills

- Multiple-wick-type stills

Beberapa teknologi desalinasi yang digunakan dalam industri dijelaskan di

bawah ini :

a. Multi-stage flash distillation

Proses multi-stage flash (MSF) distillation didasarkan pada prinsip

percikan penguapan. Dalam proses MSF, air laut diuapkan dengan penurunan

tekanan sebagai akibat dari kenaikan suhu air laut. Teknologi MSF cukup

ekonomis karena pada prosesnya percikan uap air laut pada tiap ruang

memberikan panasnya pada air laut yang akan digunakan untuk proses berikutnya,

kalor laten dilepaskan oleh uap air yang mengembun pada tiap tahap dan akan

meningkatkan temperatur air laut yang akan masuk pada proses berikutnya.

Teknologi MSF terdiri dari input panas (heat input), pemanfaatan kembali panas

(heat recovery), dan bagian pelepas panas (heat rejection).


commit to user

13

Gambar 2.1. Multi-stage flash distillation (Cipollina dkk 2009).

Pemanasan air laut dilakukan di pemanas air laut (brine heater) dengan

uap tekanan rendah yang dipasok oleh cogenerator power plant seperti turbin gas

dengan generator uap sebagai heat recovery. Air laut yang akan masuk pemanas

sebelumnya melewati pipa-pipa penukar kalor yang berada pada bagian atas ruang

pemercik uap (flash chamber). Air laut yang telah dipanaskan tadi lalu mengalir

ke ruang pemercik uap. Evaporator dibuat beberapa tingkat, biasanya terdiri dari

19-28 tingkat untuk tipe MSF skala besar. Unit MSF biasanya beroperasi dengan

temperatur pemanasan antara 90 - 120°C. Pengoperasian alat dengan temperatur

di atas 120°C dapat meningkatkan efisiensi alat tersebut, tetapi juga meningkatkan

pembentukan kerak dan mempercepat korosi pada permukaan logam yang kontak

langsung dengan air laut. Di ruang pemercik uap, uap air ini didinginkan dengan

air laut yang melewati pipa-pipa penukar kalor yang ada di bagian atas ruang ini

sehingga uap air mengembun menjadi air tawar. Uap air yang tidak mengembun

akan mengalir ke ruang berikutnya dan akan diembunkan lagi, begitu seterusnya.

b. Penyulingan multi-efek (Multiple-effect distillation)

Penyulingan multi-efek (MED) adalah metode desalinasi tertua dan sangat

efisien secara termodinamika. Pada proses ini air laut masukan dapat menguap

beberapa kali tanpa penambahan panas lagi setelah efek pertama. Air laut

memasuki efek pertama dan menguap sebagai akibat dari kenaikan suhu yang

mencapai titik didihnya. Kenaikan suhu ini terjadi setelah air laut mengalami

kontak dengan uap panas yang ada dalam pipa penukar kalor pada efek pertama.


commit to user

14

Uap panas ini akan disalurkan ke dalam pipa-pipa uap. Pipa uap panas ini

selanjutnya akan menuju ke bagian bawah dan akan mengalami kontak kembali

dengan air laut sisa dari efek pertama yang akan menguapkan kembali air laut

tersebut. Uap ini akan masuk ke dalam pipa penyalur panas menyatu dengan uap

panas hasil efek pertama. Begitu seterusnya sampai air laut telah dingin sehingga

tidak menguap kembali dan akan digunakan untuk mengkondensasikan uap air

yang ada pada pipa uap tadi. Hasil kondensasi uap air inilah yang akan menjadi

produk (air tawar) dalam sistem ini.

Gambar 2.2. Penyulingan multi-efek (Multiple-effect distillation)

(Cipollina dkk 2009).

Beberapa unit MED yang telah dibuat, beroperasi dengan suhu air laut

dalam efek pertama sekitar 70°C, hal ini dapat mengurangi pembentukan kerak

dari air laut, tetapi dibutuhkan daerah transfer panas tambahan dalam bentuk

tabung. Konsumsi daya dari unit MED lebih rendah dari unit MSF, dan rasio kerja

MED lebih tinggi dari MSF. Oleh karena itu MED lebih efisien daripada MSF

dari segi termodinamika dan perpindahan panas.

c. Penyulingan dengan tekanan uap (vapor compression distillation)

Dalam proses VCD panas untuk menguapkan air laut berasal dari

kompresi uap. Pemanas air elektrik digunakan untuk pemanasan awal pada ruang


commit to user

15

penguapan (boiling chamber). Uap air hasil pemanasan akan dikompresi dalam

kompresor sehingga temperatur uap air tersebut naik. Uap bertekanan ini

disalurkan melalui pipa penukar panas yang melalui tangki air laut dalam ruang

penguapan dan tangki air laut yang akan digunakan sebagai umpan untuk ruang

penguapan. Air laut dalam ruang penguapan akan menyerap kalor laten uap air

dari dalam pipa melalui permukaan pipa sehingga air laut dalam ruang penguapan

akan terus menguap. Akibat pelepasan kalor laten tersebut uap air dalam pipa

penukar kalor akan mulai mengembun dan akan diembunkan lebih lanjut ketika

pipa penukar kalor ini melewati tangki air laut yang akan digunakan sebagai

umpan untuk ruang penguapan sehingga terbentuk air tawar.

Gambar 2.3. Penyulingan dengan tekanan uap (vapor compression distillation)

(Kalogirou 2009).

VCD dengan temperatur rendah cukup sederhana, handal, dan efisien

karena hanya membutuhkan daya kompresor. Kompresor berkapasitas tinggi

memungkinkan operasi pada temperatur rendah di bawah 70°C, sehingga

mengurangi potensi pembentukan kerak dan korosi. Proses VCD umumnya

digunakan untuk unit desalinasi skala kecil. VCD biasanya dibangun sampai

dengan kisaran 3.000 m3/hari. VCD sering digunakan untuk resort, industri, dan

lokasi pengeboran di mana air tawar tidak tersedia.

d. Osmosis balik (Reverse Osmosis)

Proses osmosis balik dilakukan dengan cara pemberian tekanan eksternal

yang lebih tinggi dari tekanan osmosis air laut ke air laut sebelum melewati suatu


commit to user

16

membran semipermeabel sehingga aliran dapat dibalik. Molekul air dari air laut

akan mengalir melewati membran dan meninggalkan larutan dengan konsentrasi

garam yang masih tinggi di belakang membran. Energi utama yang diperlukan

dalam proses ini adalah tekanan eksternal yang akan diberikan kepada air laut.

Sebuah unit desalinasi dengan sistem osmosis balik umumnya terdiri dari 4

komponen utama, yaitu komponen untuk perlakuan awal air umpan (feed water

pre-treatment), pompa bertekanan tinggi, membran pemisahan, dan perlakuan

akhir air hasil pemisahan.

Gambar 2.4. Osmosis balik (Reverse Osmosis) (Kalogirou 2009).

Perlakuan awal diperlukan untuk menghilangkan zat-zat yang tidak

diinginkan dalam air laut yang dapat menjadi pengotor membran. Perlakuan awal

air laut meliputi klorinasi, koagulasi, penambahan asam, multi-media filtrasi dan

deklorinasi. Jenis perlakuan awal yang digunakan sebagian besar tergantung pada

karakteristik air umpan, jenis dan konfigurasi membran dan kualitas air tawar

yang dihasilkan.

Membran yang digunakan harus mampu menahan tekanan dari air laut

yang melewatinya. Umumnya sejumlah kecil garam masih bisa melewati

membran dan bercampur dengan air tawar hasil produksi. Dua jenis konfigurasi

membran yang paling sukses secara komersial adalah spiral wound dan serat halus

berongga atau hollow fine fiber (HFF). HFF terbuat dari selulosa triasetat dan

poliamida.


commit to user

17

e. Penguapan efek tunggal (Single effect evaporation)

Unit desalinasi dengan penguapan efek tunggal terdiri dari beberapa

komponen utama yaitu evaporator, kondensor, sprinkler, evaporator, ruang

penguapan dan pipa-pipa penyalur air. Air laut masuk ke dalam kondensor lalu

dialirkan melalui pipa dan disemburkan ke ruang penguapan melalui sprinkler. Di

dalam ruang penguapan air laut akan kontak langsung dengan evaporator sehingga

air laut akan menguap. Uap air akan dialirkan melalui pipa menuju kondensor

sehingga uap air akan mengembun menjadi air tawar. Pada proses pengembunan

saat melewati kondensor, uap air melepaskan kalor laten yang akan digunakan

sebagai pemanas awal dari air laut umpan yang berada di dalam pipa-pipa

kondensor. Sisa air laut dalam ruang penguapan akan dikeluarkan dari sistem

melalui brine rejector.

Gambar 2.5. Penguapan efek tunggal (single effect evaporation)

(Cipollina dkk 2009).

Sistem ini jarang digunakan dalam dunia industri karena jumlah dari air

tawar yang dihasilkan tidak sebanding dengan jumlah uap yang digunakan untuk

mengoperasikan sistem.


commit to user

18

f. Humidifikasi dan dehumidifikasi

Alam menggunakan energi surya untuk desalinasi air laut seperti

ditunjukkan oleh siklus air hujan pada gambar 2.6. Air laut dipanaskan (dengan

radiasi sinar matahari) dan dilembabkan oleh udara yang berfungsi sebagai gas

pembawa. Kemudian udara lembab naik dan membentuk awan. Kemudian awan

tersebut mengalami dehumidifikasi sebagai air hujan. Instalasi paling sederhana

dari proses HD terdiri dari tiga sub sistem yaitu :

a. Pemanas udara dan atau air

b. Humidifier atau evaporator

c. Dehumidifier atau kondensor.

Proses HD mempunyai beberapa keuntungan seperti fleksibilitasnya dalam

kapasitas air tawar yang dibutuhkan, instalasinya mudah, biaya operasi yang

rendah, lebih sederhana, dan memungkinkan untuk dikombinasikan dengan energi

panas tingkat rendah (low grade thermal energy) seperti energi surya dan

geothermal. Proses HD diaplikasikan untuk skala kecil ( produksi air dari 5 – 10

m3/hari ).

Gambar 2.6. Siklus air hujan (Narayan dkk 2010)

Prinsip proses HD yaitu didasarkan pada fakta bahwa uap air dapat

bercampur dengan udara akibat adanya perbedaan konsentrasi. Jumlah uap air

yang dapat dibawa oleh udara semakin meningkat seiring dengan meningkatnya

temperatur udara. Satu kg udara kering dapat membawa 0,5 kg uap air ketika

temperaturnya meningkat dari 30°C sampai 80°C. Dalam perkembangannya

Ocean Land


commit to user

19

desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ini dikombinasikan

dengan siklus kompresi uap pada pompa kalor. Penggunaan pompa kalor dapat

membuat unit desalinasi menjadi lebih ringkas dan penggunaan energi surya

sebagai sumber energi terbarukan membuat unit ini biayanya menjadi lebih

rendah serta lebih ramah lingkungan.

Keterangan :

1. Kolektor surya 9. Pre-condenser

2. Blower 10. Evaporative condenser

3. Humidifier 11. Drainer 4. Sprinkler 12,13. Penampung air tawar

5. Commutator 14. Kompresor 6. Inlet air pendingin pre-condenser 15. Throttle

7. Outlet air pendingin pre-condenser 16. Air condensor 8. Outlet air laut 17. Aerofoil fan

Gambar 2.7. Sistem desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi

berbasis pompa kalor (Gao dkk 2008).

Sistem desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi berbasis pompa

kalor ditunjukkan pada gambar 2.7. Sistem ini terdiri dari 3 bagian utama yaitu

kolektor surya, unit humidifikasi dan dehumidifikasi serta pompa kalor. Dalam

sistem ini, udara dipanaskan oleh kolektor surya, kemudian dilembabkan di

humidifier yang digerakkan oleh blower. Udara lembab ini didinginkan ketika

melewati pre-condenser dan evaporatif kondensor, sehingga udara mengembun

menjadi air tawar. Air laut bertemperatur rendah masuk ke dalam pre-condenser

untuk pendinginan awal udara lembab sekaligus pemanasan awal air laut, setelah


commit to user

20

itu disemburkan melalui sprinkler ke humidifier untuk menambah kelembaban

udara kering dari kolektor surya. Pada malam hari atau kondisi cahaya matahari

tidak memadahi sistem ini dapat diatur agar udara panas dari kondensor pompa

kalor langsung mengalir ke humidifier tanpa melalui kolektor surya.

Gambar 2.8. Humidifier (Gao dkk 2008).

Beberapa sistem desalinasi membutuhkan energi yang sangat signifikan

untuk memisahkan garam dari air. Energi ini dapat dihasilkan oleh panas, seperti

pada proses termal, atau secara mekanis atau energi listrik, seperti pada proses

membran. Konsumsi energi untuk masing – masing proses sangat bervariasi.

Proses yang membutuhkan energi paling besar yaitu proses termal, dimana untuk

menghasilkan 8 – 12 kg air tawar dibutuhkan sekitar 50-70 kWhth/m3 air distilasi.

RO membutuhkan 3 – 6 kWhel untuk memproduksi 1 m3 air resapan. Electro

dialysis membutuhkan energi yang lebih rendah namun hasil untuk produksi air

tawar dengan kadar garam rendah sangat terbatas. Analisa biaya untuk proses

desalinasi menunjukkan bahwa biaya yang dibutuhkan sangat berhubungan

dengan biaya energi. Beberapa gabungan penggunaan energi alternatif dengan

proses desalinasi yang pernah dijalankan yaitu penggunaan energi nuklir. Dimana

panas buang dari pembangkit nuklir ini digunakan sebagai sumber panas untuk

proses – proses termal, atau penggunaan energi listrik yang dihasilkan oleh

pembangkit listrik tenaga nuklir untuk menggerakkan unit RO.

Sumber energi lain yaitu dengan menggabungkan proses desalinasi dengan

sumber energi terbarukan (renewable energy). Banyak sekali teknologi yang dapat


commit to user

21

digunakan untuk mengeksploitasi energi terbarukan. Energi surya dapat

digunakan dengan mengumpulkan panas yang dihasilkan, dengan efisiensi tinggi,

dengan menggunakan kolektor surya atau dengan memproduksi energi listrik

dengan menggunakan teknologi photovoltaic. Energi angin juga dapat

dimanfaatkan dengan cara penggunaan turbin angin untuk memproduksi energi

listrik sebagai sumber energi untuk unit desalinasi yang digerakkan oleh listrik.

Selain itu bisa dikombinasikan juga dengan energi tidal dan gelombang laut,

geothermal dan biomassa. Gambar 2.9 menunjukkan kemungkinan penggabungan

sumber – sumber energi terbarukan dengan proses desalinasi.

Gambar 2.9. Kemungkinan kombinasi dari sistem RE untuk diaplikasikan

ke sistem desalinasi. (Cipollina dkk 2009).

2.2.3 Pompa Kalor (Heat Pump)

Pompa kalor adalah mesin yang memindahkan panas dari satu lokasi (atau

sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis. Pompa kalor bisa

disamakan dengan mesin kalor yang beroperasi dengan cara terbalik. Mesin kalor

membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi yang lebih dingin,

menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya, pompa

kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang

lebih dingin ke lokasi yang lebih panas. Gambar 2.10 menunjukkan perbandingan

antara pompa kalor dengan mesin kalor yang beroperasi pada 2 tingkat temperatur

MED ; Multiple Effects Distillation

TVC ; Thermal Vapour Compression

MVC ; Mechanical Vapour Compression

MSF ; Multi Stage Flash


commit to user

22

yaitu TH (higher temperature) dan TL (lower temperature). Pompa kalor bekerja

dengan memanfaatkan kuantitas sumber panas (heat source), QL , pada temperatur

TL , menambahkan sejumlah kerja untuk memindahkan panas, dan sisa kalor

dibuang ke lokasi dengan temperatur lebih tinggi yaitu QH pada temperatur TH.

Gambar 2.10. Skema perbandingan mesin kalor dengan pompa kalor (Holland dkk 2005).

Pompa kalor memindahkan panas melalui suatu zat yang bersirkulasi yang

disebut dengan refrigeran, yang melewati sebuah siklus penguapan (evaporation)

dan pengembunan (condensation). Sebuah kompresor yang memompa refrigeran

berada diantara dua koil penukar kalor yaitu kondensor dan evaporator. Pada

evaporator, refrigeran diuapkan pada tekanan rendah dan menyerap panas dari

lingkungan. Refrigeran kemudian dikompresikan mengalir menuju kondensor,

dimana refrigeran akan diembunkan pada tekanan tinggi. Pada umumnya pompa

kalor bekerja berdasarkan siklus kompresi uap yang terdiri dari : evaporator,

kompresor, kondensor, dan katup ekspansi.


commit to user

23

Gambar 2.11. Komponen pompa kalor pada proses pemanasan

(http://www.reuk.co.uk/Air-Source-Heat-Pumps.htm)

Gambar 2.12. Komponen pompa kalor pada proses pendinginan

(http://www.reuk.co.uk/Air-Source-Heat-Pumps.htm)

2.2.4 Siklus Kompresi Uap

a. Siklus kompresi uap standar

Gambar 2.13. Siklus kompresi uap standar (a) Diagram alir proses, (b) Diagram temperatur-entropi (Pasek 2004)

KATUP

EKSPANSI

3

2

s 1

2

1 4

4

3

KOMPRESOR

EVAPORATOR

KONDENSOR

T

Qin

Qout

(a) (b)


commit to user

24

Pada siklus kompresi uap standar seperti pada gambar 2.13 (a), terdapat 4

proses utama yaitu :

Evaporasi

Kompresi

Kondensasi

Ekspansi

Proses – proses tersebut dapat dijelaskan secara detail sebagai berikut :

(1-2) Kompresi isentropis (adiabatik dan reversibel). Refrigeran meninggalkan

evaporator dalam wujud uap jenuh dengan temperatur dan tekanan rendah,

kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap

dengan tekanan yang lebih tinggi (tekanan kondensor). Kompresi ini

diperlukan untuk menaikkan temperatur refrigeran, sehingga temperatur

refrigeran di dalam kondensor lebih tinggi daripada temperatur

lingkungannya. Dengan demikian perpindahan panas dapat terjadi dari

refrigeran ke lingkungan.

(2-3) Pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan. Setelah mengalami

proses kompresi, refrigeran berada dalam fasa panas lanjut dengan tekanan

dan temperatur tinggi. Untuk mengubah wujudnya menjadi cair, kalor harus

dilepaskan ke lingkungan. Hal ini dilakukan pada penukar kalor yang

disebut kondensor. Refrigeran mengalir melalui kondensor dan pada sisi

lain dialirkan fluida pendingin (udara atau air) dengan temperatur lebih

rendah daripada temperatur refrigeran. Oleh karena itu kalor akan berpindah

dari refrigeran ke fluida pendingin dan sebagai akibatnya refrigeran

mengalami penurunan temperatur dari kondisi uap panas lanjut menuju

kondisi uap jenuh, selanjutnya mengembun menjadi wujud cair jenuh.

(3-4) Ekspansi irreversibel pada entalpi konstan. Refrigeran, dalam wujud cair

jenuh, mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada

entalpi konstan dan berlangsung secara tak-reversibel. Selanjutnya

refrigeran keluar dari katup ekspansi berwujud campuran uap-cair pada

tekanan dan temperatur sama dengan tekanan serta temperatur evaporator.


commit to user

25

(4-1) Penambahan kalor reversibel pada tekanan konstan. Refrigeran, dalam

fasa campuran uap-cair, mengalir melalui sebuah penukar kalor yang

disebut evaporator. Pada tekanan evaporator, titik didih refrigeran haruslah

lebih rendah daripada temperatur lingkungan (media kerja atau media yang

didinginkan), sehingga dapat terjadi perpindahan panas dari media kerja ke

dalam refrigeran. Kemudian refrigeran yang masih berwujud cair menguap

di dalam evaporator dan selanjutnya refrigeran meninggalkan evaporator

dalam fasa uap jenuh.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung unjuk kerja sistem pompa

kalor standar :

).(m

).(m

12ref

32ref

hh

hh

W

QCOP

komp

kondHP

(2.1)

dimana:

Qkond = kalor yang dilepas oleh kondensor (kW)

Wkomp = daya kompresor (kW)

ref = laju aliran massa refrigeran (kg/s)

h1 = entalpi gas refrigeran pada tekanan keluar evaporator (kJ/kg)

h2 = entalpi gas refrigeran pada tekanan keluar kompresor (kJ/kg)

h3 = entalpi refrigeran pada tekanan keluar kondensor (kJ/kg)

b. Siklus Kompresi Uap Aktual

Siklus kompresi uap aktual mengalami pengurangan efisiensi

dibandingkan dengan siklus kompresi uap standar. Perbedaan penting antara

siklus aktual dan nyata terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan

evaporator, dalam pembawahdinginan (subcooling) cairan yang meninggalkan

kondensor, dan dalam pemanasan uap lanjut yang meninggalkan evaporator.

Siklus standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan

evaporator. Tetapi pada siklus nyata, terjadi penurunan tekanan karena adanya

gesekan. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan titik 2

memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan siklus standar.


commit to user

26

Membawahdinginkan (subcooling) cairan di dalam kondensor dilakukan untuk

menjamin bahwa seluruh refrigeran yang memasuki alat ekspansi dalam keadaan

100% cair. Pemanasan uap lanjut biasanya terjadi di dalam evaporator, sebagai

pencegah refrigeran berbentuk cair agar tidak memasuki kompresor. Perbedaan

terakhir pada siklus nyata adalah kompresi yang tidak lagi isentropik, dan terdapat

ketidakefisienan yang disebabkan oleh gesekan dan kerugian-kerugian lain.

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap aktual dan standar (Pasek 2004).

Persamaan yang digunakan untuk menghitung unjuk kerja sistem pompa

kalor aktual :

COPHP aktual

).(

).(

12

32

hhm

hhm

W

QCOP

aref

aref

komp

kondHP

(2.2)

dimana :

h1 = entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg)

h2a = entalpi refrigeran masuk kondensor (kJ/kg)

h3 = entalpi refrigeran keluar kondensor (kJ/kg)

Laju aliran massa refrigeran aktual

)/(. skgQm refref

(2.3)

dimana :

ρref = densitas refrigeran (kg/m3)

Q = debit aliran refrigeran (m3/s)


commit to user

27

Kapasitas panas yang dilepas (Qkond)

)().( 32 kWhhmQ arefkond

(2.4)

dimana :

ṁref = laju aliran massa refrigeran (kg/s)



2.2.5 Psikrometrik

Psikrometrik merupakan kajian tentang sifat – sifat campuran udara dan

uap air, yang mempunyai arti penting di dalam bidang teknik pengkondisian

udara, karena udara atmosfir tidak kering betul tetapi merupakan campuran antara

udara dan air.

Gambar 2.15. Diagram psikrometrik (McDowall 2006)


commit to user

28

Istilah-istilah dalam diagram psikrometrik :

Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature)

Temperatur bola kering dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering

dan terbuka. Namun penunjukkannya tidaklah tepat karena adanya pengaruh

radiasi panas, kecuali jika sensornya memperoleh ventilasi yang cukup baik.

Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature)

Temperatur bola basah adalah temperatur yang ditunjukkan oleh termometer

yang ”Bulb” nya dibungkus kain atau kapas basah yang digunakan untuk

menghilangkan radiasi panas.

Temperatur Titik Embun (Dew Point Temperature)

Temperatur dimana uap air mulai mengembun ketika campuran udara-air

didinginkan, untuk mengkondensasi uap air maka campuran uap air dan udara

harus didinginkan dahulu mencapai titik embun (dew point).

Kelembaban Relatif (Relative Humidity)

Rasio antara tekanan parsial aktual uap air yang ada dalam udara terhadap

tekanan parsial jenuh uap air pada temperatur bola kering tertentu.

Rasio Kelembaban (Humidity Ratio)

Didefinisikan sebagai massa air yang terkandung dalam setiap kg udara kering,

atau dapat juga disebut dengan specific humidity.

Entalpi

Didefinisikan sebagai sejumlah energi kalor yang diperlukan untuk

memanaskan 1 kg udara kering dan x kg air ( dalam fasa cair) dari 0ºC sampai

tºC dan menguapkannya menjadi uap air ( fasa gas).

Volume Spesifik

Volume campuran udara dan uap air, biasanya dalam satuan meter kubik udara

kering atau campuran per kilogram udara kering.

2.2.6 Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi

Suatu proses dimana uap air ditambahkan ke udara disebut humidifikasi,

dan proses menghilangkan uap air dari udara disebut dehumidifikasi. Pada gambar


commit to user

29

2.16 dapat dilihat proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada diagram

psikrometrik.

Gambar 2.16. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi (Pita 2002).

2.2.6.1 Humidifikasi

Proses humidifikasi terjadi apabila terjadi penambahan kadar uap air ke

udara tanpa disertai perubahan temperatur bola kering. Pada kenyataannya proses

humidifikasi selalu disertai dengan penambahan atau pengurangan temperatur

bola kering. Proses humidifikasi dengan disertai penambahan temperatur bola

kering udara dinamakan heating and humidification, dimana pada proses ini udara

dengan temperatur yang lebih rendah mengalami kontak dengan cairan yang

memiliki temperatur lebih tinggi.

Gambar 2.17. Proses heating and humidification dalam diagram psikrometrik

(Kharagpur 2008).


commit to user

30

Proses humidifikasi dengan disertai pengurangan temperatur bola kering

udara dinamakan cooling and humidification, dimana pada proses ini udara

dengan temperatur yang lebih tinggi mengalami kontak dengan cairan yang

memiliki temperatur lebih rendah. Pada proses ini temperatur bola kering air harus

lebih rendah dari temperatur bola kering udara tetapi harus lebih tinggi dari

temperatur titik embun udara (dewpoint temperature) untuk mencegah terjadinya

pengembunan.

Gambar 2.18. Proses cooling and humidification dalam diagram psikrometrik

(Kharagpur 2008).

Pada proses humidifikasi akan terjadi beberapa proses yaitu :

Kenaikan entalpi udara spesifik

12 hhh (kJ/kg) (2.5)

Kenaikan entalpi udara total

)( 12 hhmH a

(kW) (2.6)

Penambahan kadar uap air (moisture content)

12 www (kg uap air/kg udara kering) (2.7)

Penambahan massa uap air total

)( 12 wwmW a

(kg/s) (2.8)

Jumlah kalor yang dilepas selama proses

wwa hmhmQ

21 (kW) (2.9)


commit to user

31

Wmw

(kg/s) (2.10)

12

12

ww

hhhw

(kJ/kg) (2.11)

dimana :

h = kenaikan entalpi udara spesifik (kJ/kg)

h2 = entalpi udara keluar humidifier (kJ/kg)

h1 = entalpi udara masuk humidifier (kJ/kg)

= laju aliran massa udara (kg/s)

w = penambahan kadar uap air (kg uap air/kg udara kering)

w2 = rasio kelembaban udara keluar humidifier (kg uap air/kg udara kering)

w1 = rasio kelembaban udara masuk humidifier (kg uap air/kg udara kering)

W = penambahan massa uap air total (kg/s)

Q1-2 = jumlah kalor yang dilepas selama proses (kW)

= laju aliran massa uap air (kg/s)

hw = entalpi spesifik dari uap air (kJ/kg)

2.2.6.2 Dehumidifikasi

Proses dehumidifikasi terjadi apabila terjadi pengurangan kadar uap air

dalam udara tanpa disertai perubahan temperatur bola kering. Pada kenyataannya

proses dehumidifikasi selalu disertai dengan penambahan atau pengurangan

temperatur bola kering. Proses humidifikasi dengan disertai penambahan

temperatur bola kering udara dinamakan heating and dehumidification. Proses ini

menggunakan suatu bahan higroskopik yang menyerap uap air dari udara. Apabila

proses tersebut diberi penyekat kalor maka entalpinya akan konstan dan sebagai

akibat dari penurunan kelembaban maka temperatur bola kering dari udara akan

naik.


commit to user

32

Gambar 2.19. Proses heating and dehumidification dalam diagram psikrometrik

(Kharagpur 2008).

Proses dehumidifikasi dengan disertai pengurangan temperatur bola kering

udara dinamakan cooling and dehumidification. Proses ini terjadi apabila udara

lembab didinginkan di bawah temperatur titik embunnya ketika udara lembab

tersebut mengalami kontak dengan suatu permukaan dingin yang memiliki

temperatur di bawah temperatur titik embun udara. Pada proses ini sebagian dari

uap air dalam udara mengembun, akibatnya baik temperatur udara maupun rasio

kelembabannya menurun.

Gambar 2.20. Proses cooling and dehumidification dalam diagram psikrometrik

(Kharagpur 2008).

Pada proses dehumidifikasi akan terjadi beberapa proses sebagai berikut :

Penurunan entalpi udara

23 hhh (kJ/kg) (2.12)


commit to user

33

Penurunan kadar uap air (moisture content)

23 www (kg uap air/kg udara kering) (2.13)

Jumlah kalor yang dilepas udara selama proses

wwa hmhmQ

32 (kW) (2.14)

Dengan hw ≈ hsat,water pada temperatur yang bersangkutan, sedangkan laju

aliran massa udara ( ) dapat dihitung dengan persamaan :

AVm audaraa

(kg/s) (2.15)

dimana :

h3 = entalpi udara keluar dehumidifier (kJ/kg)

h2 = entalpi udara masuk dehumidifier (kJ/kg)

w3 = rasio kelembaban udara keluar dehumidifier (kg uap air/kg udara kering)

w2 = rasio kelembaban udara masuk dehumidifier (kg uap air/kg udara kering)

Q2-3 = jumlah kalor yang dilepas udara selama proses (kW)

udara = massa jenis udara (kg/m3)

Va = kecepatan udara (m/s)

A = luas penampang saluran (m2)

Massa air tawar teoritis yang dihasilkan selama proses desalinasi

dtwwmm oi

t

taw )(

0

(2.16)

mw = massa air tawar yang dihasilkan selama proses (kg)


wo = rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator (kg/kg)

wi = rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator (kg/kg)

τ = periode (jam/hari)

2.2.7 Energi Surya

Dari seluruh sumber energi terbarukan yang ada, energi panas matahari

merupakan salah satu energi yang jumlahnya paling banyak dan tersedia dalam

bentuk langsung maupun tidak langsung. Matahari tersusun dari gas – gas panas


commit to user

34

dengan diameter 1,39 x 109 m. Massa matahari terdiri dari sekitar 74% hidrogen,

25% helium dan sisanya adalah unsur-unsur yang lebih berat. Temperatur pada

permukaan matahari sekitar 5.500 K, dan mempunyai warna putih, namun karena

menyebar di atmosfer sehingga warnanya tampak kuning. Jarak matahari dengan

bumi sekitar 1,5 x 108

m, dimana radiasi termal matahari mencapai bumi dengan

kecepatan cahaya sekitar 300.000 km/s. Total output energi matahari adalah 3,8 x

1020

MW dimana sama dengan 63 MW/m2 pada permukaan matahari. Energi ini

diradiasikan dalam segala arah. Bumi menerima sebagian kecil radiasi dari total

radiasi yang dipancarkan yaitu sekitar 1,7 x 1014

kW, namun walaupun kecil jika

diperkirakan bahwa 84 menit radiasi matahari yang jatuh di bumi sama dengan

kebutuhan energi dunia untuk satu tahun (sekitar 900 EJ). Sisanya dipantulkan

kembali ke ruang angkasa dan diserap oleh atmosfer.

2.2.7.1 Radiasi

Radiasi sangat penting dalam aplikasi energi surya, radiasi dipancarkan

oleh matahari dalam bentuk sinar ultraviolet, cahaya tampak, dan infra merah.

Panjang gelombang radiasi yang penting untuk aplikasi energi surya ini berkisar

antara 0,15 dan 3,0 μm. Panjang gelombang untuk cahaya tampak sekitar 0,38 dan

0,72 μm.

Gambar 2.21. Skema karakteristik panjang gelombang

Energi radiasi E yang mengenai permukaan material dengan ketebalan

tertentu, terbagi ke dalam 3 bagian, seperti yang ditunjukkan gambar 2.22. Eρ

merupakan radiasi yang dipantulkan (direfleksikan), Eα merupakan radiasi yang

mampu diserap oleh material, dan Eτ adalah radiasi yang mampu ditransmisikan

melewati material.


commit to user

35

Gambar 2.22. Energi radiasi matahari yang sampai pada suatu material (Petela 2010).

Persamaan energi untuk radiasi matahari total adalah :

EEEE (2.17)

dari persamaan energi tersebut dapat didefinisikan untuk masing – masing proses

yaitu :

Reflektivitas

Merupakan perbandingan antara radiasi yang dipantulkan dengan radiasi total

yang terjadi.

E

E

(2.18)

Absorptivitas

Merupakan perbandingan antara radiasi yang diserap material dengan radiasi

total yang terjadi, dimana absorptivitas menunjukkan kemampuan dari suatu

material untuk menyerap radiasi total yang terjadi pada suatu permukaan

material.

E

E (2.19)

Transmisivitas

Merupakan kemampuan suatu material untuk meneruskan radiasi matahari

yang dipancarkan melewati material tersebut.

E

E (2.20)


commit to user

36

dimana :

1

Besaran ρ, α, dan τ merupakan besaran tak berdimensi dan dapat bervariasi

untuk material yang berbeda dari 0 sampai 1. Radiasi matahari dalam bentuk

panas ini dapat dimanfaatkan untuk memanaskan udara atau air, dengan

menggunakan kolektor surya.

2.2.7.2 Kolektor Surya

Komponen utama dari setiap sistem surya adalah kolektor surya. Kolektor

surya merupakan salah satu jenis penukar kalor khusus yang menyerap radiasi

matahari yang masuk, mengubahnya menjadi panas, dan mentransfer panas

tersebut ke fluida (biasanya udara, air, atau minyak) yang mengalir melalui

kolektor. Pada dasarnya ada dua jenis kolektor surya: non-concentrating atau

stasioner dan concentrating.

Kolektor plat datar merupakan kolektor tipe non-tracking (stasioner). Plat

penyerap di dalam kolektor mengubah cahaya matahari menjadi energi panas dan

mentransfer energi panas ini ke fluida, seperti air atau udara. Bagian – bagian

utama dari kolektor surya plat datar ditunjukkan seperti pada gambar 2.23.

Gambar 2.23. Bagian – bagian utama dari kolektor surya plat datar (Kalogirou 2009).

Permukaan depan dari plat penyerap memiliki lapisan hitam yang

menyerap radiasi matahari. Lapisan ini dapat berupa cat hitam. Bagian belakang


commit to user

37

dan sisi penyerap diisolasi untuk mencegah hilangnya panas dari tepi dan

belakang kolektor. Kolektor memiliki kaca transparan yang menutupi plat

penyerap. Kaca ini mentransmisikan radiasi matahari ke plat penyerap dan

meminimalkan panas yang hilang pada plat penyerap panas. Beberapa kolektor

memiliki lebih dari satu lapisan bahan kaca. Jenis dan jumlah kaca tergantung

pada temperatur operasi dari kolektor serta jenis lapisan pada plat penyerap.

Bahan yang digunakan sebagai plat penyerap diantaranya; tembaga, aluminium,

baja, kaca, dan plastik, dan yang biasa digunakan adalah tembaga dan aluminium.

Ada 2 cara penyerapan energi matahari yang dilakukan oleh plat penyerap. Salah

satunya adalah radiasi dan konveksi, dan yang lainnya melalui perpindahan panas

antara fluida dalam kolektor, dengan tujuan untuk mengekstrak energi yang dapat

digunakan dari plat kolektor.

2.2.7.3 Analisis Termal Pada Kolektor Surya Plat Datar

Laju energi panas yang hilang pada kolektor

Radiasi sinar matahari yang jatuh pada permukaan sebuah kolektor, tidak

semuanya dapat diserap oleh kolektor, sebagian ada yang diserap dan ditransfer ke

fluida kerja dan disebut sebagai energi yang berguna. Seperti pada sistem termal

yang terlihat pada gambar 2.24, pada kolektor terjadi perpindahan panas konveksi,

konduksi, serta radiasi. Temperatur pada plat adalah Tp, temperatur pada bagian

belakang kolektor adalah Tb, dan radiasi yang diserap adalah S. Sehingga energi

yang hilang pada suatu kolektor surya dapat didefinisikan sebagai :

)( apCL

L

ap

loss TTAUR

TTQ

(2.21)

dimana :

UL = koefisien perpindahan panas total berdasarkan luas kolektor Ac (W/m2.K)

Tp = temperatur plat kolektor (K)

Ta = temperatur lingkungan (K)

Koefisien perpindahan panas total merupakan hambatan termal pada plat

penyerap dengan udara lingkungan dan tergantung pada susunan kolektor dan


commit to user

38

kondisi operasi kolektor tersebut. Koefisien perpindahan panas total didefinisikan

sebagai :

ebtL UUUU (2.22)

dimana :

Ut = koefisien perpindahan panas total pada bagian atas kolektor (W/m2.K)

Ub = koefisien perpindahan panas total pada bagian bawah kolektor (W/m2.K)

Ue = koefisien perpindahan panas total pada bagian tepi kolektor (W/m2.K)

Gambar 2.24. Hambatan termal pada kolektor surya (Kalogirou 2009).

Laju energi panas yang digunakan

Pada kondisi tunak, laju energi panas yang berguna pada suatu kolektor

sama dengan laju energi panas yang diserap oleh fluida dikurangi dengan kerugian

panas secara langsung ataupun tidak langsung ke lingkungan seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.25. Sehingga laju energi panas yang berguna pada

suatu kolektor surya dapat didefinisikan sebagai :

][.)]()([ iopapLtcu TTcmTTUGAQ

(2.23)

dimana :

Qu = laju energi panas yang keluar (J/s)


commit to user

39

Gt = intensitas radiasi yang masuk dan diserap oleh plat penyerap (W/m2)

ṁ = laju aliran massa udara (kg/s)

cp = panas jenis udara (J/kg.K)

To = temperatur udara yang keluar dari kolektor (K)

Ti = temperatur udara masuk kolektor (K)

Gambar 2.25. Input radiasi dan kerugian panas pada kolektor surya (Kalogirou 2009).

Efisiensi kolektor surya

Output energi yang digunakan merupakan perbedaaan antara energi

matahari yang diserap dengan kerugian energi dari kolektor tersebut. Sedangkan

efisiensi dari kolektor surya dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara

energi yang digunakan dengan jumlah energi matahari yang terjadi pada waktu

tertentu. Jika energi yang digunakan (dikumpulkan) adalah Qu, luas plat penyerap

Ac, intensitas radiasi yang masuk dan diserap oleh plat penyerap GT, dan efisiensi

dari kolektor surya, :

energysolarIncident

lossesEnergy

energysolarIncident

energysolarAbsorbed

GA

Q

Tc

u

c .

(2.24)

Jika persamaan 2.21 dan 2.23 disubtitusikan ke persamaan 2.24 maka

persamaan efisiensi kolektor menjadi :

Tc

iop

c

T

ap

LcGA

TTcmatau

G

TTU

.

).(.)()(

(2.25)

dimana :

ηc = efisiensi kolektor surya (%)


commit to user 40

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di laboratorium Perpindahan Panas dan

Termodinamika, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret.

3.2 Bahan Penelitian

1. Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigeran HFC 134-a

merek Klea.

Gambar 3.1. Refrigeran HFC 134-a

2. Air laut

Pengujian dilakukan di UPT Laboratorium Pusat MIPA Universitas

Sebelas Maret.

Tabel 3.1. Hasil pengujian kadar garam air laut yang digunakan

No Parameter Satuan Hasil Analisis Ketidakpastian Metode

1 Kadar NaCl ppm 31.342 0,0007 SNI 06-6989. 19-2004

Ketidakpastian analisis dinyatakan pada tingkat kepercayaan 95% dengan

faktor k = 2.

3.3 Alat Penelitian

Sistem desalinasi surya air laut berbasis pompa kalor terdiri atas:

Kompresor torak (reciprocating compressor).

Evaporator.

Kondensor.


commit to user

41

Katup ekspansi (Thermal Expansion Valve).

Receiver / dryer.

Pressure gauge (suction maupun discharge).

Motor listrik 3 phase, 3 HP.

Tangki penampungan air laut.

Flowmeter refrigeran

Flowmeter air laut

Fan aksial.

Penampung air tawar.

Power Supply Switching.

Pompa sentrifugal.

Relay atau kontaktor.

Termokopel

Sprinkler.

Kolektor surya

Lampu Halogen

Gambar 3.2. Skema unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan

proses humidifikasi dan dehumidifikasi


commit to user

42

Gambar 3.3. Unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan

proses humidifikasi dan dehumidifikasi

Spesifikasi komponen

1. Pompa Kalor

Kompresor

Kompresor berfungsi mengalirkan uap panas lanjut refrigeran serta

menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan evaporasi ke tekanan kondensasi.

Kompresor yang dipakai dalam penelitian ini adalah merek Nippon Denso tipe

torak 2 silinder.

Gambar 3.4. Kompresor


commit to user

43

Kondensor

Kondensor digunakan untuk mendinginkan dan menyerap panas dari gas

refrigeran yang telah ditekan oleh kompresor hingga bertemperatur dan

bertekanan tinggi, sehingga mengubah gas menjadi cair kembali. Pada penelitian

ini kondensor yang digunakan adalah kondensor AC mobil yang berjumlah 2 buah

dengan dimensi panjang 58 cm, lebar 36 cm dan tebal 1,5 cm tiap kondensor.

Gambar 3.5. Kondensor

Receiver

Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan atau

menampung sementara cairan refrigeran untuk kemudian mensuplainya sesuai

dengan beban pendinginan. Dryer dan filter di dalam receiver akan menyerap air

dan kotoran yang ada di dalam refrigeran.

Gambar 3.6. Receiver


commit to user

44

Katup ekspansi

Katup ekspansi ini akan mengatur jumlah aliran refrigeran yang diuapkan

di evaporator dan memastikan bahwa refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut

(superheated vapor) yang keluar evaporator.

Gambar 3.7. Katup ekspansi

Evaporator

Fungsi dari sebuah evaporator adalah untuk menyediakan sebuah luasan

permukaan yang besar untuk mengijinkan udara hangat mengalir melaluinya

melepaskan energi panasnya ke refrigeran yang berada di dalam evaporator dan

mendinginkan udara. Evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah tipe

window 2 PK berjumlah 2 buah yang dipasang secara paralel.

Gambar 3.8. Evaporator

Motor listrik 3 HP

Motor listrik 3 HP ini digunakan untuk menggerakkan kompresor.

Gambar 3.9. Motor listrik 3 HP


commit to user

45

Pressure gauge

Pressure gauge ini untuk mengetahui tekanan pada kompresor, kondensor,

dan evaporator.

Gambar 3.10. Pressure gauge

2. Alat humidifikasi dan dehumidifikasi

Humidifier

Humidifier berfungsi sebagai tempat terjadinya proses humidifikasi antara

air laut dengan udara. Humidifier yang digunakan terbuat dari aluminium dengan

dimensi panjang 30 cm, lebar 37 cm, tinggi 35 cm yang disusun secara sejajar

sebanyak 72 buah dengan jarak antar plat 5 mm dan sudut elevasi 45o tiap

gelombangnya.

Gambar 3.11. Humidifier

Dehumidifier

Dehumidifier berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengembunan.

Dehumidifier pada penelitian ini adalah evaporator pada pompa kalor yang

berjumlah 2 buah.


commit to user

46

Gambar 3.12. Dehumidifier

Sprinkler

Sprinkler ini digunakan untuk menyemburkan air laut berbentuk kabut di

atas humidifier sehingga luas permukaan kontak antara air laut dan udara panas

menjadi lebih besar. Sprinkler pada penelitian ini berjumlah 5 buah yang dipasang

di atas humidifier, disusun membentuk persegi dengan jarak antar sprinkler 16,5

cm.

Gambar 3.13. Sprinkler

Fan aksial

Fan ini digunakan untuk mengalirkan udara dalam unit desalinasi surya.

Pada penelitian ini digunakan fan tipe aksial.

Gambar 3.14. Fan aksial


commit to user

47

3. Pompa sentrifugal

Pompa sentrifugal digunakan untuk memompa air laut dari bak

penampung air laut menuju ke sprinkler melalui selang penghubung. Pompa ini

sekaligus memberikan tekanan penyemprotan dari sprinkler. Pompa yang

digunakan berjumlah 2 buah yang disusun secara seri.

Gambar 3.15. Pompa sentrifugal

Tabel 3.2. Spesifikasi pompa Moswell Model 125C

Voltase / Frekuensi 220V / 50Hz

Output 100W

Total Head 31 m

Max. Capacity 34 L/m

Max. Suction Head 9 m

Size 1” x 1”

4. Termokopel

Termokopel ini digunakan untuk mengukur temperatur refrigeran di dalam

sistem refrigerasi. Termokopel yang digunakan dalam penelitian ini adalah

termokopel tipe T dengan paduan dari copper dan constantan dengan kisaran

temperatur pengukurannya -200oC sampai 350

oC. Termokopel ini memiliki

ketelitian sampai ± 0,03oC dengan sensitifitas 43 V/

oC dan diameter 0,1 mm.

Gambar 3.16. Termokopel tipe T


commit to user

48

Gambar 3.17. Pemasangan termokopel tipe T pada pipa

5. Display termokopel/thermocouple reader

Alat ini digunakan untuk menunjukkan temperatur yang diukur oleh sensor

termokopel.

Gambar 3.18. Display termokopel

6. Flowmeter refrigeran

Flowmeter digunakan untuk mengukur debit dari aliran refrigeran.

Flowmeter diletakkan di antara receiver dan katup ekspansi dengan tujuan agar

refrigeran yang mengalir adalah dalam fase cair jenuh. Data yang diperoleh harus

dikalibrasi dengan Flowmeter Calibration Data, yang tercantum dalam lampiran.

Flowmeter yang digunakan adalah Variable Area Glass Flowmeter Dwyer

tipe VA20440 dengan spesifikasi:

Service : Compatible gases or liquid

Flowtube : Borosilicate glass

Floats : Stainless steel

End fittings : Anodized Aluminium

O-rings : Fluoroelastomer

Connections : Two 1/8 ” female NPT

Temperature limits : 121 oC

Accuracy : + 2%

Repeatability : + 0,25% full scale

Mounting : vertical


commit to user

49

Gambar 3.19. Flowmeter refrigeran

7. Flowmeter air laut

Flowmeter digunakan untuk mengukur debit dari aliran air laut. Flowmeter

diletakkan antara pompa air laut dengan sprinkler sehingga debit air laut yang

masuk ke dalam sistem dapat diatur.

Gambar 3.20. Flowmeter air laut

8. Thermostat

Thermostat ini digunakan untuk mengatur temperatur air laut yang

disemprotkan ke humidifier dan menjaganya dalam kondisi konstan.

Gambar 3.21. Thermostat


commit to user

50

9. Relay atau kontaktor

Relay atau kontaktor dihubungkan dengan thermocontroller dan digunakan

untuk memutus dan menyambung arus listrik yang diatur oleh thermocontroller.

Gambar 3.22. Relay atau kontaktor

10. Manometer

Manometer yang digunakan pada penelitian ini adalah manometer U

dengan minyak diesel sebagai fluida kerjanya. Manometer ini digunakan untuk

membaca beda tekanan antara saluran masuk dan keluar.

Gambar 3.23. Manometer

11. Termometer bola basah

Termometer bola basah dalam penelitian ini digunakan untuk membaca

temperatur bola basah udara di dalam saluran (duct).


commit to user

51

Gambar 3.24. Termometer bola basah

12. Termometer

Termometer yang digunakan dalam penelitian ini adalah termometer digital

untuk mengukur temperatur ruangan.

Gambar 3.25. Termometer digital

13. Power Supply Switching Circuit

Digunakan sebagai penyuplai arus listrik ke seluruh sistem dimana tegangan

masukan 220 V – 240 V, tegangan keluaran 12 – 13,8V dan arus yang dihasilkan

40A DC. Pada penelitian ini Switching Circuit yang digunakan berjumlah 2 buah

dengan arus keluaran 40A DC dan 22A DC.

Gambar 3.26. Power supply switching circuit


commit to user

52

14. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mencatat selang waktu yang diperlukan dalam

produksi air tawar.

Gambar 3.27. Stopwatch

15. Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampung jumlah air tawar (fresh water)

yang dihasilkan oleh sistem pada selang waktu tertentu.

Gambar 3.28. Gelas ukur

16. Bak penampung air laut

Digunakan untuk menampung air laut.

Gambar 3.29. Bak penampung air laut


commit to user

53

17. Bak penampung air tawar (fresh water)

Digunakan untuk menampung air tawar (fresh water) yang telah dihasilkan

kemudian dialirkan ke gelas ukur.

Gambar 3.30. Bak penampung air tawar (fresh water)

18. Lampu Halogen

Lampu halogen merupakan simulator untuk sinar matahari. Lampu halogen

yang dipakai sebanyak 6 buah, dengan daya 1000 W.

Gambar 3.31. Lampu Halogen

19. Pyranometer

Pyranometer digunakan untuk mengukur intensitas radiasi yang dihasilkan

oleh lampu halogen.

Gambar 3.32. Pyranometer


commit to user

54

20. Kolektor surya

Kolektor surya digunakan untuk memanaskan udara. Kolektor surya yang

digunakan berjenis kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca,

dimana terdiri dari :

a. Kaca yang digunakan adalah kaca temper, dengan tebal 10 mm dan ukuran

200 x 100 cm. Kaca ini mentransmisikan radiasi matahari kepada plat

penyerap dan meminimalkan panas yang hilang pada plat penyerap panas.

b. Plat penyerap yang digunakan adalah aluminium lembaran yang dicat

warna hitam yang tidak mengkilap, dengan tebal ± 1 mm dan ukuran 100 x

200 cm.

c. Isolator yang digunakan adalah glass wool, dengan tebal 5 cm.

Gambar. 3.33. Skema kolektor surya plat datar dua laluan

Air inlet

Air outlet


commit to user

55

Gambar 3.34. Unit kolektor surya plat datar dua laluan.

3.4 Prosedur Penelitian

Penelitian ini adalah indoor experiment dengan menggunakan simulator

surya, dimana radiasi surya disimulasikan dengan cahaya lampu halogen.

Berdasarkan standar ANSI/ASHRAE 93-1986 (RA 91), maka dalam pengujian ini

tingkat radiasi simulator surya diatur pada nilai minimum 800 W/m2 (254

Btu/h.ft) dan ditahan konstan selama periode pengujian. Pada penelitian pengaruh

temperatur udara terhadap unjuk kerja unit desalinasi surya ini, diuji unjuk kerja

unit desalinasi tanpa kolektor surya dan unjuk kerja unit desalinasi dengan

kolektor surya yang divariasi intensitas radiasi suryanya dengan simulator surya.

Pada pengujian unjuk kerja unit desalinasi dengan kolektor surya, nilai intensitas

radiasi surya dari simulator surya divariasi pada 828 W/m2, 924 W/m

2, 1014

W/m2

dan 1120 W/m2.


commit to user

56

3.4.1. Tahap Persiapan

Mempersiapkan dan memasang seluruh alat yang digunakan dalam

pengujian, seperti : pompa sentrifugal, kolektor surya, fan, dan sistem pompa

kalor serta alat pendukung lainnya.

3.4.2. Tahap Pengujian

3.4.2.1. Pengujian tanpa kolektor surya

1. Sebelum refrigeran masuk ke sistem, sistem harus divakum terlebih dahulu

sampai tekanan -76 cmHg. Kemudian didiamkan beberapa saat kurang lebih

10 menit untuk memastikan apakah sistem mengalami kebocoran. Apabila

tekanan pada pressure gauge naik maka dipastikan bahwa sistem terdapat

kebocoran sehingga perlu tindakan untuk mengatasinya.

2. Mengisi refrigeran ke dalam sistem sampai tekanan tertentu.

3. Menghidupkan semua fan.

4. Menghidupkan power supply dan menjalankan sistem pompa kalor, tunggu

sampai 15 menit hingga keadaan tunak.

5. Menghidupkan pompa sentrifugal untuk mengalirkan air laut (feed water) ke

sistem.

6. Data diambil setelah 10 menit pertama dengan tujuan untuk menstabilkan

temperatur udara yang akan masuk ke sistem.

7. Mencatat seluruh data temperatur, tekanan dan produksi air tawar setiap 20

menit selama 180 menit.

Setelah melakukan percobaan mematikan pompa air, semua fan, motor

listrik, kompresor, kemudian power supply.

3.4.2.2. Pengujian dengan kolektor surya

1. Sebelum refrigeran masuk ke sistem, sistem harus divakum terlebih dahulu

sampai tekanan -76 cmHg. Kemudian didiamkan beberapa saat kurang lebih

10 menit untuk memastikan apakah sistem mengalami kebocoran. Apabila

tekanan pada pressure gauge naik maka dipastikan bahwa sistem terdapat

kebocoran sehingga perlu tindakan untuk mengatasinya.

2. Mengisi refrigeran ke dalam sistem sampai tekanan tertentu.

3. Menghidupkan semua fan.


commit to user

57

4. Menghidupkan power supply dan menjalankan sistem pompa kalor, tunggu

sampai 15 menit hingga keadaan tunak.

5. Menyalakan 6 buah lampu halogen, lalu mengatur jarak lampu sehingga

diperoleh radiasi surya rata-rata 828 W/m2.

6. Menghidupkan pompa sentrifugal untuk mengalirkan air laut (feed

seawater) ke sistem.

7. Data diambil setelah 10 menit pertama dengan tujuan untuk menstabilkan

temperatur udara yang akan masuk ke unit desalinasi.

8. Mencatat seluruh data temperatur, tekanan dan produksi air tawar setiap 20

menit selama 180 menit.

9. Data diperoleh sebanyak 9 kali untuk setiap variasi temperatur udara.

10. Sistem harus dikondisikan seperti semula atau distabilkan terlebih dahulu

untuk sesi pengujian yang lain.

11. Percobaan diulangi untuk variasi intensitas radiasi surya rata-rata 924 W/m2.

12. Mengulangi langkah (3) – (10).

13. Percobaan diulangi untuk variasi intensitas radiasi surya rata-rata 1014

W/m2.


15. Percobaan diulangi untuk variasi intensitas radiasi surya rata-rata 1120

W/m2.


Setelah melakukan percobaan mematikan pompa air, semua fan, motor

listrik, kompresor, kemudian power supply.

3.5 Analisa Data

Dari data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu

dengan melakukan perhitungan terhadap:

Besarnya volume air tawar yang dihasilkan.

Besarnya penambahan massa uap total

Besarnya nilai COPHP pada sistem pompa kalor

Besarnya efisiensi kolektor surya


commit to user

58

Berdasarkan data hasil pengujian, yaitu besarnya tekanan masuk dan

keluar pada kompresor, kondensor, dan evaporator; temperatur refrigeran yang

masuk dan keluar pada evaporator, temperatur refrigeran yang masuk dan keluar

pada kondensor, temperatur udara sebelum dan sesudah humidifier, temperatur

udara sebelum dan sesudah dehumidifier, temperatur udara masuk ke kolektor

surya, temperatur udara keluar dari kolektor surya, temperatur plat penyerap,

temperatur kaca penutup, dan intensitas radiasi matahari. Dari data-data tersebut

dapat diketahui sifat-sifat udara dan refrigeran serta efisiensinya pada tiap

komponen. Setelah sifat - sifat dari udara dan refrigeran diketahui maka

selanjutnya dapat dilakukan perhitungan dan analisis Dari perhitungan tersebut

dapat dibuat grafik - grafik hubungan temperatur udara dengan produksi air tawar

(fresh water) dan waktu, temperatur udara dengan penambahan massa uap air total

dengan waktu, temperatur udara terhadap nilai COPHP dengan waktu, temperatur

udara terhadap efisiensi kolektor surya dengan waktu.


commit to user

59

3.6 Diagram Alir Penelitian

Variasi intensitas radiasi surya 828 W/m2, 924 W/m

2,

1014 W/m2 dan 1120 W/m

2

Pengambilan data :

Temperatur refrigeran, Tekanan refrigeran

Temperatur udara sebelum dan sesudah humidifier,

Temperatur udara sebelum dan sesudah dehumidifier,

Intensitas radiasi matahari, Temperatur plat penyerap,

Temperatur udara masuk dan keluar kolektor surya,

Produksi air tawar (fresh water)

Debit aliran massa refrigeran

Analisa data

Volume air tawar yang dihasilkan

Penambahan dan pengurangan kadar uap total

Coefficient of Performance Aktual (COPHP aktual)

Efisiensi kolektor surya plat datar

Hasil analisa data

Pengaruh temperatur udara terhadap unjuk kerja unit desalinasi surya

berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan

dehumidifikasi

Kesimpulan

Mulai

Persiapan unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses

humidifikasi dan dehumidifikasi

Selesai


commit to user

60

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dianalisa mengenai pengaruh temperatur udara masuk

humidifier terhadap unjuk kerja unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan

menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Pengujian dilakukan

secara indoor experiment dengan variasi intensitas radiasi surya rata-rata pada 828

W/m2, 924 W/m

2, 1014 W/m

2 dan 1120 W/m

2 dengan menggunakan simulator

surya dari cahaya lampu halogen.

Data yang diperoleh dalam pengujian ini, yaitu: tekanan dan temperatur

pada pompa kalor, tekanan dan temperatur dalam saluran, intensitas radiasi surya,

temperatur masuk dan temperatur keluar kolektor surya serta debit air tawar yang

dihasilkan. Sistem ini dijalankan selama 180 menit pada setiap variasi pengujian

dan pengambilan data setiap 20 menit.

4.1. Hasil Penelitian

Prinsip kerja unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan

menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ini adalah menggunakan

udara panas untuk membawa uap air dari air laut, kemudian udara yang

mengandung uap air ini diembunkan di evaporator dari sistem pompa kalor. Udara

dingin dari lingkungan dipanaskan dengan cara melewatkan ke kondensor dari

sistem pompa kalor, kemudian dipanaskan kembali dengan memanfaatkan energi

surya di kolektor surya, dan setelah dipanaskan di kolektor surya udara akan

masuk ke unit humidifier untuk proses humidifikasi. Proses pemanasan udara di

kolektor surya dilakukan dengan variasi intensitas radiasi surya rata-rata pada 828

W/m2, 924 W/m

2, 1014 W/m

2 dan 1120 W/m

2.

Temperatur udara rata-rata masuk dan keluar kondensor, temperatur rata-

rata masuk dan keluar kolektor surya, dan temperatur rata-rata masuk humidifier

untuk variasi intensitas radiasi surya rata-rata pada 828 W/m2, 924 W/m

2, 1014

W/m2

dan 1120 W/m2 dapat dilihat pada tabel 4.1.


commit to user

61

Tabel 4.1 Temperatur rata-rata udara melewati kondensor, kolektor surya,

dan masuk humidifier

Intensitas

radiasi surya

rata-rata

(W/m2)

Temperatur

udara masuk

kondensor

(oC)

Temperatur

udara keluar

kondensor

(oC)

Temperatur

udara masuk

kolektor

surya (oC)

Temperatur

udara keluar

kolektor

surya (oC)

Temperatur

udara masuk

humidifier

(oC)

828 30 43 41,5 78,2 60

924 29 43 41,3 84,8 63

1014 29 44 41,3 90,6 68

1120 29 44 41 97,9 71

Dari tabel 4.1 dapat dilihat bahwa dengan variasi intensitas radiasi surya

rata-rata 828 W/m2, 924 W/m

2, 1014 W/m

2 dan 1120 W/m

2 diperoleh temperatur

udara rata-rata masuk humidifier berturut-turut sebesar 60oC, 63

oC, 68

oC, dan

71oC. Pada pengujian unit desalinasi tanpa kolektor surya diperoleh data

temperatur rata-rata masuk humidifier sebesar 37oC. Sehingga pengujian unjuk

kerja unit desalinasi surya berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses

humidifikasi dan dehumidifikasi ini dianalisa untuk temperatur udara masuk

humidifer sebesar 37oC, 60

oC, 63

oC, 68

oC, dan 71

oC.

4.1.1. Temperatur udara pada proses humidifikasi dan dehumidifikasi

Udara pada unit desalinasi surya berbasis pompa kalor ini mengalami

proses humidifikasi di humidifier dan dehumidifikasi di evaporator. Dari hasil

pengamatan saat pengujian pada temperatur udara masuk humidifier 71°C,

diperoleh data seperti terlihat pada tabel 4.2 :

Tabel 4.2. Data temperatur udara pada proses humidifikasi dan dehumidifikasi

waktu

(menit) Sebelum humidifier Sesudah humidifier Sesudah dehumidifier

Tdb (°C) Twb (°C) Tdb (°C) Twb (°C) Tdb (°C) Twb (°C)

20 71,2 28,6 43,4 37,8 25,9 25,2

40 71,3 28,6 43,3 37,8 25,7 25,1

60 71,4 28,7 43,4 37,7 25,8 25,1

80 71,4 28,6 43,4 37,7 25,7 25,1

100 71,4 28,7 43,5 37,7 25,8 25,1

120 71,3 28,7 43,4 37,7 25,7 25

140 71,3 28,6 43,4 37,7 25,7 25

160 71,4 28,7 43,4 37,7 25,6 25

180 71,4 28,7 43,5 37,7 25,7 25,1


commit to user

62

Selanjutnya data temperatur udara pada proses humidifikasi dan

dehumidifikasi untuk seluruh temperatur udara masuk humidifer tercantum dalam

lampiran

Gambar 4.1. Diagram alir energi sistem pompa kalor pada menit ke-20, temperatur

udara masuk humidifier 71°C.

4.1.2. Proses pemanasan udara di kolektor surya

Udara setelah melewati kondensor dipanaskan di kolektor surya yang

berjenis kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca. Data

temperatur udara masuk dan keluar kolektor surya untuk variasi intensitas radiasi

surya rata-rata 1120 W/m2 dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Data temperatur udara melewati kolektor surya untuk

variasi intensitas radiasi surya rata-rata 1120 W/m2.

Waktu

Menit

Temperatur

udara masuk

kolektor

surya, Tin

(°C)

Temperatur

udara keluar

kolektor

surya, Tout

(°C)

Intensitas radiasi

(W/m²)

20 40,9 98 1120,6

40 40,7 97,9 1119,2

60 41,2 97,8 1120,4

80 41,1 98 1121,1

KONDENSOR

KOMPRESOR

EVAPORATOR

HIGH PREASURE GAUGE

LOW PREASSURE GAUGE

KATUP EKSPANSI

RECEIVER

FLOW METER

0, 3082 MPa 23,4 °C

1,2045 MPa 45,5 °C

1,4803 MPa 78 °C

0,3840 MPa

5,4 °C


commit to user

63

100 41,3 98,1 1119,4

120 41,1 98 1119,6

140 41,2 98,1 1119,6

160 41 97,9 1121,5

180 40,9 97,8 1119,9

Rata -rata 41 98 1120,1

Selanjutnya data temperatur udara melewati kolektor surya untuk seluruh

variasi intensitas radiasi surya tercantum dalam lampiran.

4.1.3. Pengujian kadar garam air laut dan salinitas air tawar hasil desalinasi

Pengujian dilakukan di UPT Laboratorium Pusat MIPA Universitas

Sebelas Maret. Berdasarkan hasil pengujian didapatkan salinitas air laut sebelum

dan sesudah proses desalinasi seperti terlihat pada tabel 4.4 dan tabel 4.5.

Tabel 4.4. Hasil pengujian kadar garam air laut sebelum proses desalinasi


1 Kadar NaCl ppm 31.342 0,0007 SNI 06-6989. 19-2004

Tabel 4.5. Hasil pengujian salinitas air tawar setelah proses desalinasi


1 Salinitas ppm 120 - SNI 06-2413-1991

Ketidakpastian analisis dinyatakan pada tingkat kepercayaan 95% dengan

faktor k = 2.

4.1.4. Volume air tawar aktual yang dihasilkan unit desalinasi surya

Produk air tawar dihasilkan dari proses dehumidifikasi/pengembunan di

evaporator, diukur untuk setiap periode waktu 20 menit selama 180 menit. Hasil

pengamatan volume air tawar yang dihasilkan dari unit desalinasi surya untuk

keseluruhan temperatur udara masuk humidifier dapat dilihat pada tabel 4.6.


commit to user

64

Tabel 4.6. Hasil pengamatan akumulasi produksi air tawar aktual

untuk seluruh variasi temperatur udara masuk humidifier

Waktu

(menit) Akumulasi produksi air tawar (ml)

37°C 60°C 63°C 68°C 71°C

20 250 340 370 410 440

40 505 680 740 820 880

60 760 1020 1110 1230 1325

80 1010 1370 1480 1645 1775

100 1260 1720 1850 2060 2225

120 1515 2070 2225 2475 2675

140 1765 2420 2600 2895 3130

160 2020 2770 2975 3315 3585

180 2270 3120 3350 3735 4040

4.1.5. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada diagram psikrometrik

Proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang terjadi pada unit desalinasi

surya berbasis pompa kalor menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi

pada menit ke 20 untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C dapat dilihat

pada diagram psikrometrik pada gambar 4.2 dibawah ini.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

290

300

300

310

310

320

320

330

330

340

340

350

350

360

360

ENTHALPY - KJ PER KILOGRAM OF DRY AIR

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

EN

TH

ALP

Y -

KJ P

ER

KIL

OG

RA

M O

F D

RY

AIR

SA

TU

RA

TIO

N T

EM

PE

RA

TU

RE

- °

C

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

11

0

12

0

DR

Y B

UL

B T

EM

PE

RA

TU

RE

- °

C

10

20

30

40

50

60

70

80

90

15%

25%

2%

4%

6%

8% R

ELA

TIVE H

UM

IDIT

Y

10% RELATIVE HUMIDITY20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

10

20

20

30

30

40

40

50 WET BULB TEMPERATURE - °C

50

0.8

2

0.8

6

0.9

0

0.9

4 V

OLU

ME

- CU

BIC

ME

TE

R P

ER

KG

DR

Y A

IR

0.9

8

1.0

2

1.0

6

1.1

0

1.1

4

1.1

8

1.2

2

1.2

6

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

MS

MO

IST

UR

E P

ER

KIL

OG

RA

M D

RY

AIR

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Note 1

R R

ASHRAE PSYCHROMETRIC CHART NO.3

HIGH TEMPERATURE

BAROMETRIC PRESSURE: 101.325 kPa

Copyright 1992

AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, INC.

SEA LEVEL

0

1.0 1.0

-

1.52.0

4.0

-4.0-2.0

-1.0

-0.5

-0.2

0.10.

2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8-5.0

-2.0

0.0

1.0

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

10.0

-

SENSIBLE HEAT Qs

TOTAL HEAT Qt

ENTHALPY

HUMIDITY RATIO

h

W

Gambar 4.2. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20

untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C


commit to user

65

Tabel 4.7. Data proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20

untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C

No. Tdb (°C) Twb (°C) h (kJ/kg) w(g/kg) RH(%)

1 71,2 28,6 90,59 7,23 3,5

2 43,4 37,8 148,83 40,76 70,7

3 25,9 25,2 77,31 20,12 94,6

Selanjutnya untuk data temperatur bola kering, temperatur bola basah,

kelembaban relatif, entalpi, dan rasio kelembaban pada proses humidifikasi dan

dehumidifikasi variasi lainnya tercantum dalam lampiran.

4.1.6. Perhitungan volume air tawar yang dihasilkan unit desalinasi surya

Sesuai dengan persamaan 2.16, maka :

dtwwmm oi

t

taw )(

0

dimana :

mw = massa air tawar yang dihasilkan selama proses (kg)


wo = rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator (kg/kg)

wi = rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator (kg/kg)

τ = periode (jam/hari)

Data pengujian menit ke 20 variasi temperatur udara 71°C

Sebelum humidifier

Tdb = 71,2ºC w1 = 7,23 g/kg

Twb = 28,6ºC ρudara = 1,0143 kg/m3

Sesudah humidifier / sebelum dehumidifier

Tdb = 43,4 ºC w2 = 40,76 g/kg

Twb = 37,8ºC

Sesudah dehumidifier

Tdb = 25,9 ºC w3 = 20,12 g/kg

Twb = 25,2 ºC

Kecepatan udara dalam pipa


commit to user

66

v = 4 m/s

Luas penampang pipa

2

4dA

22 m)62,7(4

= 0,00456 m2

Densitas air laut

air laut = 1.030 kg/ m3

1. Menghitung laju aliran massa udara

ṁa = ρudara.V.A

= 1,0143 kg/ m3× 4 m/s × 0,00456 m

2

= 0,01849 kg/s

2. Menghitung massa uap total

Penambahan massa uap total sesudah humidifier

Sesuai dengan persamaan 2.8

ΔW1 = ṁa (w2 - w1) (kg/s)

= 0,01849 kg/s × (0,04076 – 0,00723) kg/kg

= 0,00062 kg/s

Pengurangan massa uap total sesudah dehumidifier

ΔW2 = ṁa (w2 – w3) (kg/s)

= 0,01849 kg/s × (0,04076 – 0,02012) kg/kg

= 0,00038 kg/s

3. Menghitung volume air tawar yang dihasilkan

Sesuai dengan persamaan 2.16, maka :

dtwwmm oi

t

taw )(

0

= a

t

tm

0 (w2 – w3) dt

= 20

0kg/s01849,0 × ((0,04076 – 0,02012) kg/kg) dt

= 0,01849 kg/s × (0,04076 – 0,02012)kg/kg × (20 × 60) s

= 0,45796 kg


commit to user

67

V = lautair

wm

=

3m

kg1000

kg45803,0

= 0,00045796 m3

= 457,96 ml

Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel data laju aliran

massa udara, volume air tawar yang dihasilkan, penambahan massa uap total dan

pengurangan massa uap total secara keseluruhan untuk temperatur udara masuk

humidifier 71°C seperti terlihat pada tabel 4.8 :

Tabel 4.8. Hasil perhitungan laju aliran massa udara, penambahan massa uap total,

pengurangan massa uap total dan volume air tawar yang dihasilkan pada temperatur udara

masuk humidifier 71°C

Waktu

(menit) ṁa

(kg/s)

ΔW1

(kg/s)

ΔW2

(kg/s)

V

(ml)

20 0,01849 0,00062 0,000382 457,96

40 0,01849 0,00062 0,000384 921,08

60 0,01848 0,00061 0,000378 1361,88

80 0,01848 0,00062 0,000377 1811,4

100 0,01848 0,00061 0,000378 2265,36

120 0,01849 0,00061 0,000381 2740,62

140 0,01849 0,00062 0,000381 3197,39

160 0,01848 0,00061 0,00038 3645,87

180 0,01848 0,00061 0,000377 4067,67

Selanjutnya data untuk temperatur udara masuk humidifier 37°C, 60°C,

63°C, dan 68°C tercantum di lampiran.

Data hasil perhitungan volume air tawar yang dihasilkan, penambahan

massa uap air total dan pengurangan massa uap air total untuk seluruh temperatur

udara masuk humidifier dapat dilihat pada tabel 4.9– 4.11.


commit to user

68

Tabel 4.9. Hasil perhitungan volume air tawar yang dihasilkan

untuk seluruh temperatur udara masuk humidifier

Waktu

(menit) Akumulasi produksi air tawar (ml)

37°C 60°C 63°C 68°C 71°C

20 269,45 345,99 378,96 416,02 457,96

40 547,44 689,67 757,67 839,49 921,08

60 790,09 1044,55 1150,48 1256,54 1361,88

80 1041,93 1384,92 1548,54 1660,65 1811,40

100 1331,23 1731,15 1935,06 2106,57 2265,36

120 1568,35 2069,09 2336,34 2543,23 2740,62

140 1829,74 2429,28 2691,56 2975,30 3197,39

160 2098,41 2788,28 3098,90 3417,20 3645,87

180 2351,84 3144,09 3421,67 3835,48 4067,67

Tabel 4.10. Hasil perhitungan penambahan massa uap air total di humidifier


Waktu

(menit) Penambahan massa uap air total (kg/s)

37°C 60°C 63°C 68°C 71°C

20 0,00019 0,00031 0,00041 0,00052 0,00062

40 0,00018 0,00031 0,00041 0,00053 0,00062

60 0,00018 0,00030 0,00041 0,00052 0,00061

80 0,00018 0,00030 0,00041 0,00053 0,00062

100 0,00019 0,00030 0,00041 0,00052 0,00061

120 0,00018 0,00031 0,00042 0,00053 0,00061

140 0,00018 0,00031 0,00041 0,00053 0,00062

160 0,00018 0,00031 0,00041 0,00053 0,00061

180 0,00018 0,00031 0,00041 0,00053 0,00061

Tabel 4.11. Hasil perhitungan pengurangan massa uap air total di dehumidifier


Waktu

(menit) Pengurangan massa uap air total (kg/s)

37°C 60°C 63°C 68°C 71°C

20 0,00022 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038

40 0,00023 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038

60 0,00022 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038

80 0,00022 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038

100 0,00022 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038


commit to user

69

120 0,00022 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038

140 0,00022 0,00029 0,00032 0,00035 0,00038

160 0,00022 0,00029 0,00032 0,00036 0,00038

180 0,00022 0,00029 0,00032 0,00036 0,00038

4.1.7. Perhitungan COPHP aktual

Pada siklus aktual terjadi perbedaan bila dibandingkan dengan siklus ideal,

antara lain:

1. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan evaporator.

2. Adanya proses pembawah dingin (sub-cooling) cairan yang meninggalkan

kondensor sebelum memasuki alat ekspansi.

3. Pemanasan lanjut uap (superheating) yang meninggalkan evaporator sebelum

memasuki kompresor.

4. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi (kompresi tak isentropik)

dan terdapat ketidakefisienan yang disebabkan oleh gesekan dan kerugian-

kerugian lain.

5. Proses ekspansi berlangsung non-adiabatik.

Skema siklus aktual:

Gambar 4.3. Diagram p-h siklus aktual

Sesuai dengan persamaan (2.2), maka:

).(

).(

12

32

hhm

hhm

W

QCOP

aref

aref

komp

kondHP

dimana :


commit to user

70

h1 = entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg)



Data pengujian menit ke-20 untuk temperatur udara masuk humidifier 71 °C

Titik 1. (Kondisi uap panas lanjut keluar evaporator)

T1 = 23,4 ºC h1 = 418,8 kJ/kg

P1 = 0,3220 MPa

Titik 2a. (Kondisi uap panas lanjut masuk kondensor)

T2 = 78 ºC h2a = 452,6 kJ/kg

P2 = 1,4459 MPa

Titik 3. (Kondisi cairan bawah dingin keluar kondensor )

T3 = 45,5 ºC h3 = 264,7 kJ/kg

P3 = 1,2045 MPa

Titik 4. (Kondisi campuran uap dan cairan masuk evaporator )

P4= 0,3840 MPa h4 = 264,7 kJ/kg

h4 = h3 = 264,7 kJ/kg

12

32

.

.

hhm

hhm

W

QCOP

aref

aref

komp

kond

HP

kJ/kg

8,4186,452.

7,2646,452.

ref

ref

m

m

= 5,5592

Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh data perhitungan

COPHP aktual secara keseluruhan untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C,

seperti terlihat pada tabel 4.12.


commit to user

71

Tabel 4.12. Perhitungan COPHP aktual untuk temperatur udara masuk humidifier 71°C

Waktu

(menit) Enthalpi (kJ/kg) h1 - h4

(kJ/kg)

h2a-h1

(kJ/kg)

h2a-h3

(kJ/kg) COPHP h1 h2a h3 h4

20 418,8 452,60 264,70 264,70 154,10 33,80 187,90 5,5592

40 418,6 452,40 265,20 265,20 153,40 33,80 187,20 5,5385

60 418,7 452,70 265,00 265,00 153,70 34,00 187,70 5,5206

80 418,9 452,50 265,20 265,20 153,70 33,60 187,30 5,5744

100 418,8 452,80 264,80 264,80 154,00 34,00 188,00 5,5294

120 418,6 452,60 265,00 265,00 153,60 34,00 187,60 5,5176

140 418,8 452,70 264,80 264,80 154,00 33,90 187,90 5,5428

160 418,9 452,80 264,70 264,70 154,20 33,90 188,10 5,5487

180 418,7 452,70 266,10 266,10 152,60 34,00 186,60 5,4882

Selanjutnya data perhitungan COPHP aktual untuk temperatur udara masuk

humidifier 37 °C, 60 °C, 63 °C, dan 68 °C tercantum di lampiran.

Data COPHP aktual untuk keseluruhan temperatur udara masuk humidifier

dapat dilihat pada tabel 4.13 di bawah ini.

Tabel 4.13. COPHP aktual untuk seluruh temperatur udara masuk humidifier

Waktu

(menit) COPHP aktual

37°C 60°C 63°C 68°C 71°C

20 6,87179 5,76829 5,70695 5,55588 5,55917

40 6,86859 5,77301 5,75610 5,65868 5,53846

60 6,87179 6,02913 5,73780 5,61128 5,52059

80 6,86538 6,00000 5,71212 5,53666 5,57440

100 6,82484 5,99038 5,68072 5,61607 5,52941

120 6,80317 6,03883 5,68882 5,57522 5,51765

140 6,80635 6,04531 5,71212 5,61905 5,54277

160 6,80317 6,09772 5,67568 5,65165 5,54867

180 6,80317 6,03548 5,89905 5,62202 5,48824

4.1.8. Perhitungan efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca

Perhitungan efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca untuk intensitas radiasi surya rata-rata 1120 W/m2 menit ke-20 :


commit to user

72

Data kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca :

Intensitas radiasi matahari (I) = 1120,6 W/m²

Temperatur udara masuk (Tin) = 40,9 °C

Temperatur udara keluar (Tout) = 98 °C

Panas jenis udara (Cp )

°C45,69

°C2

989,40

2

outinratarata

TTT

Sehingga dari tabel A.4 Thermophysical properties of gases at

atmospheric pressure (Incropera 2007) didapatkan panas jenis udara (Cp)

= 1008,7 (J/kg.K)

Luas permukaan kolektor surya (Ac)

2

2

m2

m)12(

lpAc

Laju aliran massa udara di dalam kolektor surya (ṁa)

ṁa = 0,01849 kg/s

Efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca (η)

Sesuai dengan persamaan 2.25,

%4848,0

W/m6,1120.m2

°C)9,4098(J/kg.K.7,1008.kg/s01849,0

.

).(.

22

Tc

iop

cGA

TTcm

Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh efisiensi kolektor

surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca secara keseluruhan untuk

variasi intensitas radiasi surya rata-rata 1120 W/m2, seperti terlihat pada tabel

4.14.


commit to user

73

Tabel 4.14. Efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup

kaca pada intensitas radiasi surya rata-rata 1120 W/m2

Waktu

(menit)

Trata-rata

(°C)

Cp

(J/kg.K)

Intensitas radiasi

matahari

(W/m²) (%)

20 69,45 1008,7 1120,6 48

40 69,3 1008,69 1119,2 48

60 69,5 1008,7 1120,4 47

80 69,55 1008,7 1121,1 47

100 69,7 1008,71 1119,4 47

120 69,55 1008,7 1119,6 47

140 69,65 1008,71 1119,6 47

160 69,45 1008,7 1121,5 47

180 69,35 1008,69 1119,9 47

Selanjutnya data untuk variasi intensitas radiasi surya rata-rata 828 W/m2,

924 W/m2, 1014 W/m

2 dan 1120 W/m

2 tercantum di lampiran.

Data efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca

untuk seluruh variasi intensitas radiasi surya dapat dilihat pada tabel 4.15 di

bawah ini.

Tabel 4.15 Efisiensi kolektor surya untuk seluruh variasi intensitas radiasi surya.

Waktu

(menit) Efisiensi kolektor surya (%)

828 W/m2

924 W/m2 1014 W/m

2 1120 W/m

2

20 43 45 46 48

40 44 45 46 48

60 43 45 46 47

80 43 45 46 47

100 43 45 46 47

120 43 45 46 47

140 43 45 46 47

160 43 45 46 47

180 42 45 46 47


commit to user

74

4.2. Analisis Data

4.2.1. Pengaruh temperatur udara masuk humidifier terhadap produksi air

tawar

Gambar 4.4. menunjukkan grafik akumulasi produksi air tawar terhadap

waktu dengan variasi temperatur udara masuk humidifier. Pada penelitian

pengaruh temperatur udara masuk humidifier terhadap produksi air tawar,

temperatur air laut dikondisikan pada temperatur konstan sebesar 45oC,

kompresor dioperasikan pada putaran konstan sebesar 1.200 rpm, laju aliran

volumetrik air laut konstan sebesar 300 l/jam, dan air laut dalam sistem ini

disirkulasi ulang.

Gambar 4.4. Grafik akumulasi produksi air tawar terhadap waktu dengan variasi

temperatur udara masuk humidifier.

Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa produksi air tawar meningkat

terhadap waktu dan temperatur udara masuk humidifier. Hal ini dikarenakan

semakin tinggi temperatur udara masuk humidifer maka kemampuan untuk

menyerap uap air juga semakin tinggi. Seperti pada gambar 4.5, bahwa semakin

tinggi temperatur udara masuk humidifier maka penambahan massa air total

dalam udara setelah melewati humidifier juga semakin tinggi. Penambahan massa

uap air total dalam udara yang semakin tinggi ini dikarenakan udara pada


commit to user

75

temperatur yang lebih tinggi mempunyai kelembaban relatif yang lebih kecil

daripada udara pada temperatur rendah, sehingga kemampuan untuk menyerap

uap air menjadi semakin tinggi.

Gambar 4.5. Grafik penambahan massa uap air total terhadap waktu dengan variasi

temperatur udara masuk humidifer

Grafik perbandingan akumulasi produksi air tawar teoritis dan aktual pada

masing-masing variasi temperatur udara masuk humidifier terlihat pada gambar

4.6. Pada gambar 4.6 terlihat produksi air tawar teoritis lebih banyak

dibandingkan produksi air tawar aktual, hal ini dikarenakan tidak semua air tawar

yang dihasilkan melalui pengembunan pada evaporator jatuh ke dalam bak

penampung, sehingga mengurangi hasil produksi air tawar aktual yang dihasilkan.

Volume air tawar yang dihasilkan setiap 20 menit untuk setiap variasi

temperatur udara masuk humidifer relatif sama. Hal tersebut terjadi karena

temperatur udara, laju aliran volumetrik air laut, temperatur air laut serta

kecepatan udara yang masuk ke dalam sistem selama waktu pengujian untuk

setiap variasi relatif sama. 2. Volume air tawar rata-rata yang dihasilkan tiap 20

menit untuk temperatur udara rata-rata masuk humidifier 37°C, 60°C, 63°C, 68°C,

dan 71°C berturut-turut 250 ml, 340 ml, 370 ml, 410 ml, dan 440 ml. Ini berarti

laju produksi air tawar rata-rata untuk temperatur udara masuk humidifier 37°C,


commit to user

76

60°C, 63°C, 68°C, dan 71°C berturut-turut 12,5 ml/menit, 17 ml/menit, 18,5

ml/menit, 20,5 ml/menit dan 22 ml/menit. Sehingga unit desalinasi surya ini dapat

memproduksi air tawar untuk temperatur udara masuk humidifier 37°C, 60°C,

63°C, 68°C, dan 71°C berturut-turut rata-rata 18 L/hari, 24,48 L/hari, 26,64

L/hari, 29,52 L/hari dan 35,64 L/hari.

Gambar 4.6. Grafik perbandingann akumulasi produksi air tawar teoritis dan aktual

terhadap waktu dengan variasi temperatur udara masuk humidifier

4.2.2. Pengaruh temperatur udara terhadap COPHP.

Gambar 4.7 menunjukkan grafik hubungan antara COPHP aktual terhadap

waktu dengan variasi temperatur udara masuk humidifier. Dari gambar 4.7 dapat

dilihat nilai COPHP aktual menurun dengan kenaikan temperatur udara masuk

humidifier. Nilai COPHP aktual untuk keseluruhan temperatur udara masuk

humidifier berkisar 5,5-6,8. Nilai COPHP aktual tertinggi terjadi pada temperatur

udara 37°. Hal ini disebabkan karena pada temperatur udara 37°C sistem pompa

kalor memiliki beban pendinginan paling rendah dibandingkan dengan temperatur

udara masuk humidifier yang lain. Sedangkan untuk COPHP aktual pada variasi

temperatur 60°C, 63°C, 68°C dan 71°C nilainya hampir sama karena beban

pendinginan yang diterima sistem pompa kalor hampir sama. Nilai COPHP aktual

pada temperatur udara masuk humidifier tertentu relatif sama terhadap waktu. Hal


commit to user

77

ini karena sistem pompa kalor menerima beban pendinginan sama selama

dijalankan pada temperatur udara tertentu yang konstan.

Gambar 4.7 Grafik COP HP aktual terhadap waktu dengan variasi temperatur udara

4.2.3. Pengaruh penggunaan kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca terhadap produksi air tawar

Pengaruh penggunaan kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca ditunjukkan pada gambar 4.8.

Gambar 4.8 Pengaruh penggunaan pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca terhadap unjuk kerja sistem.


commit to user

78

Dapat dilihat pada gambar 4.8 bahwa hasil produksi air tawar meningkat

rata-rata 36% jika menggunakan kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca pada intensitas 828 W/m². Sedangkan pada intensitas radiasi surya

924 W/m², 1014 W/m², 1120 W/m² hasil produksi air tawar berturut-turut

meningkat rata-rata 48%, 64% dan 76%, jika dibandingkan dengan tanpa

menggunakan kolektor surya. Pada penelitian yang dilakukan oleh Yamali dan

Solmus (2007), penggunaan kolektor surya dapat meningkatkan produksi air

tawar sampai 8%. Peningkatan ini terjadi karena luas perpindahan panas pada

kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca lebih besar, sehingga

temperatur bola basah (Twb) udara keluar kolektor surya lebih besar (dan RH lebih

kecil) dibandingkan tanpa menggunakan kolektor surya. Sehingga ketika udara

kontak dengan semprotan air laut di humidifier, udara ini dapat membawa uap air

lebih banyak dibandingkan tanpa menggunakan kolektor surya. Sehingga hasil

produksi air tawar juga akan lebih banyak.

4.2.4. Efisiensi sesaat kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

penutup kaca

Nilai efisiensi sesaat kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup

kaca untuk seluruh variasi intensitas radiasi surya ditunjukkan pada gambar 4.9.

Gambar 4.9. Efisiensi kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca untuk

seluruh variasi intensitas radiasi surya.


commit to user

79

Pada gambar 4.9 terlihat bahwa semakin tinggi intensitas radiasi surya,

maka efisiensi sesaat kolektor surya juga semakin tinggi. Temperatur udara masuk

kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca untuk setiap variasi

intensitas radiasi surya hampir sama, sehingga efisiensi dari kolektor surya ini

sangat dipengaruhi oleh temperatur udara keluar kolektor surya. Semakin besar

perbedaan temperatur udara keluar dan masuk kolektor surya maka efisiensi

sesaat dari kolektor surya ini juga akan semakin meningkat.


commit to user 80

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan analisis data dan pembahasan, dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Volume produksi air tawar meningkat seiring dengan peningkatan temperatur

udara masuk humidifier dari unit desalinasi surya berbasis pompa kalor

dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi.

2. Laju produksi air tawar rata-rata dari unit desalinasi surya berbasis pompa

kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada

variasi temperatur udara rata-rata masuk humidifier 37oC, 60

oC, 63

oC, 68

oC

dan 71oC berturut-turut 12,5 ml/menit, 17 ml/menit, 18,5 ml/menit, 20,5

ml/menit dan 22 ml/menit atau berturut-turut 18 L/hari, 24,48 L/hari, 26,64

L/hari, 29,52 L/hari dan 35,64 L/hari.

3. Penggunaan kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2 penutup kaca dapat

meningkatkan volume produksi air tawar, semakin tinggi intensitas radiasi

surya, maka volume air tawar yang dihasilkan akan semakin banyak.

Peningkatan hasil produksi air tawar untuk masing – masing variasi intensitas

radiasi surya rata-rata 828 W/m2, 924 W/m

2, 1014 W/m

2 dan 1120 W/m

2

berturut-turut 36%, 48%, 64% dan 76%.

4. Efisiensi sesaat rata-rata dari kolektor surya plat datar dua laluan dengan 2

oenutup kaca untuk variasi intensitas radiasi surya rata-rata 828 W/m2, 924

W/m2, 1014 W/m

2 dan 1120 W/m

2 berturut-turut 43%, 45%, 46% dan 48%.


commit to user 83

LAMPIRAN


commit to user

84

LAMPIRAN 1. DATA VARIASI TEMPERATUR UDARA MASUK HUMIDIFIER 37 °C

Tabel 1. Data kecepatan udara, laju aliran volumetrik air laut, dan temperatur air laut pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C

waktu V udara Rotameter Q air Temperatur air

(menit) (m/s) (l/jam) °C20 4 300 300 45

40 4 300 300 45

60 4 300 300 45

80 4 300 300 45

100 4 300 300 45

120 4 300 300 45

140 4 300 300 45

160 4 300 300 45

180 4 300 300 45

Tabel 2. Data sistem humidifikasi dan dehumidifikasi pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C

waktuSebelum

HumidifierSesudah

humidifierSesudah

dehumidifierVolume air

tawar

(menit)T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C) (ml)

20 37,4 25,2 33,1 29,2 20 19 250

40 37,3 25,3 33 29,2 20 18,9 505

60 37,3 25,3 33 29,1 20,1 19,1 760

80 37,2 25,3 33,1 29,1 19,9 19,1 1010

100 37,4 25,2 33,1 29,2 19,9 19,1 1260

120 37,3 25,2 33,1 29,1 20 19,1 1515

140 37,3 25,3 33 29,1 19,9 19,1 1765

160 37,4 25,2 33 29,1 20 19,1 2020

180 37,4 25,2 33,1 29,1 20 19,1 2270


commit to user

85

Tabel 3. Data sistem pompa kalor pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C

waktu Kompresor KondensorKatup

Expansi Evaporator

(menit) P (Psi) Trefri. (°C) Tudara. (°C) P (Psi) P (Psi) T (°C) P (Psi)

IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT

20 29 195 65,6 39,5 29 44 190 155 150 37 1,3 12,1 40 31

40 29 195 65,7 39,6 29 44 190 155 150 37 1,3 12,2 40 31

60 29 195 65,6 39,5 29 44 190 155 150 37 1,5 12,1 40 31

80 29 195 65,6 39,6 29 44 190 155 150 37 1,4 12,1 40 31

100 29 195 65,7 39,6 29 44 190 155 150 37 1,5 12 40 31

120 29 195 65,8 39,7 29 44 190 155 150 37 1,4 12 40 31

140 29 195 65,8 39,6 29 44 190 155 150 37 1,4 11,9 40 31

160 29 195 65,8 39,7 29 44 190 155 150 37 1,5 11,9 40 31

180 29 195 65,8 39,7 29 44 190 155 150 37 1,6 11,9 40 31

Tabel 4. Data perhitungan COP pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C

Waktu Enthalpi (kJ/kg) h1 - h4 h2a-h1 h2a-h3

COPhp(menit) h1 h2a h3 h4 kJ/kg kJ/kg kJ/kg20 408,8 440 225,6 225,6 183,2 31,2 214,4 6,8718

40 408,9 440,1 225,8 225,8 183,1 31,2 214,3 6,8686

60 408,8 440 225,6 225,6 183,2 31,2 214,4 6,8718

80 408,8 440 225,8 225,8 183 31,2 214,2 6,8654

100 408,7 440,1 225,8 225,8 182,9 31,4 214,3 6,8248

120 408,7 440,2 225,9 225,9 182,8 31,5 214,3 6,8032

140 408,7 440,2 225,8 225,8 182,9 31,5 214,4 6,8063160 408,7 440,2 225,9 225,9 182,8 31,5 214,3 6,8032

180 408,7 440,2 225,9 225,9 182,8 31,5 214,3 6,8032


commit to user

86

Tabel 5. Data entalpi, rasio kelembaban, dan kelembaban relatif pada temperatur udara masuk humidifier 37 °C

waktu Sebelum Humidifier Sesudah Humidifier Sesudah dehumidifier

(menit) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%)20 76,782 15,25 37,6 95,678 24,36 75,1 54,176 13,43 91,2

40 77,214 15,46 38,3 95,684 24,4 75,6 53,847 13,3 90,3

60 77,214 15,46 38,3 95,174 24,2 75,1 54,504 13,52 91,2

80 77,218 15,5 38,6 95,169 24,16 74,5 54,511 13,6 92,9

100 76782 15,25 37,6 95,684 24,4 75,6 54,511 13,6 92,9

120 76,786 15,29 37,9 95,169 24,16 74,5 54,507 13,56 92,1

140 77,214 15,46 38,3 95,174 24,2 75,1 54,511 13,6 92

160 76,782 15,25 37,6 95,174 24,2 75,1 54,507 13,56 92,1

180 76,782 15,25 37,6 95,169 24,16 74,5 54,507 13,56 92,1

Tabel 6. Data perhitungan penambahan massa uap air total dalam udara sesudah humidifierdan pengurangan massa uap air total dalam udara sesudah dehumidifier temperatur udara masuk humidifier 37 °C

waktuPenambahan massa

uap air totalPengurangan massa

uap air total

(menit) kg/s kg/s20 0,00019 0,00022

40 0,00018 0,00023

60 0,00018 0,00022

80 0,00018 0,00022

100 0,00019 0,00022

120 0,00018 0,00022

140 0,00018 0,00022

160 0,00018 0,00022

180 0,00018 0,00022


commit to user

87




(menit) (m/s) (l/jam) (°C)

20 4 300 300 45

40 4 300 300 45

60 4 300 300 45

80 4 300 300 45

100 4 300 300 45

120 4 300 300 45

140 4 300 300 45

160 4 300 300 45

180 4 300 300 45


waktu Sebelum Humidifier Sesudah humidifierSesudah


tawar

(menit)T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

(ml)

20 59,4 30,7 39,9 34,1 23,5 22,8 340

40 59,4 30,7 40 34,1 23,5 22,8 680

60 59,5 30,8 40 34,1 23,5 22,7 1020

80 59,6 30,8 40,1 34,1 23,4 22,7 1370

100 59,6 30,8 40,1 34,1 23,4 22,7 1720

120 59,6 30,7 40,1 34,1 23,5 22,8 2070

140 59,7 30,8 40,1 34,1 23,5 22,7 2420

160 59,6 30,8 40,1 34,2 23,4 22,8 2770

180 59,7 30,8 40,1 34,2 23,5 22,8 3120


commit to user

88



Expansi Evaporator

(menit) P (Psi) Trefri. (°C) Tudara (°C) P (Psi) P (Psi) T (°C) P (Psi)


20 29 195 70,2 39,8 30 43 190 155 150 37 2,4 16,2 40 31

40 29 195 69,6 40 30 43 190 155 150 37 2,2 15,6 40 31

60 29 195 68,5 40,4 30 43 190 155 150 37 2 16,1 40 31

80 29 195 68,5 40,2 30 43 190 155 150 37 2,1 15,8 40 31

100 29 195 68,6 40,1 30 43 190 155 150 37 2 15,9 40 31

120 29 195 68,6 40,3 30 43 190 155 150 37 1,9 16,2 40 31

140 29 195 68,5 40,1 30 43 190 155 150 37 2 16,1 40 31

160 29 195 68,6 39,9 30 43 190 155 150 37 2 16,4 40 31

180 29 195 68,7 40,1 30 43 190 155 150 37 1,9 16,3 40 31



COPhp(menit) h1 h2a h3 h4 kJ/kg kJ/kg kJ/kg20 412,5 445,3 256,1 256,1 156,4 32,8 189,2 5,7683

40 412 444,6 256,4 256,4 155,6 32,6 188,2 5,7730

60 412,4 443,3 257 257 155,4 30,9 186,3 6.0291

80 412,2 443,3 256,7 256,7 155,5 31,1 186,6 6

100 412,2 443,4 256,5 256,5 155,7 31,2 186,9 5,9904

120 412,5 443,4 256,8 256,8 155,7 30,9 186,6 6,0388

140 412,4 443,3 256,5 256,5 155,9 30,9 186,8 6,0453160 412,7 443,4 256,2 256,2 156,5 30,7 187,2 6,0977

180 412,6 443,6 256,5 256,5 156,1 31 187,1 6,0355


commit to user

89



(menit) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%)20 102,08 16,23 13.2 123,283 32,31 67,8 66,5 17,3 94,3

40 102,08 16,23 13,2 123,28 32,26 67,4 67,64 17,3 94,3

60 102,62 16,4 13,3 123,28 32,26 67,4 67,25 17,15 93,5

80 102,61 16,36 13,2 123,27 32,22 66,9 67,26 17,19 94,3

100 102,61 16,36 13,2 123,27 32,22 66,9 67,26 17,19 94,3

120 102,07 16,15 13 123,283 32,31 67,8 67,64 17,34 95,1

140 102,607 16,32 13,1 123,27 32,22 66,9 67,25 17,15 93,5

160 102,61 16,36 13,2 123,91 32,47 67,4 67,64 17,34 95,1

180 102,61 16,32 13,1 123,91 32,47 67,4 67,64 17,3 94,3

Tabel 6. Data perhitungan penambahan massa uap air total dalam udara sesudah humidifier dan pengurangan massa uap air total dalam udara sesudah dehumidifier pada temperatur udara masuk humidifier 60 °C

waktuPenambahan

massa uap air totalPengurangan massa

uap air total

(menit) kg/s kg/s20 0,00031 0,00029

40 0,00031 0,00029

60 0,00030 0,00029

80 0,00030 0,00029

100 0,00030 0,00029

120 0,00031 0,00029

140 0,00031 0,00029

160 0,00031 0,00029

180 0,00031 0,00029


commit to user

90

Tabel 7. Data hasil pegujian kolektor surya untuk intensitas radiasi surya rata – rata 828 W/m².

Waktu Tin Tout ΔT Trata-rata CpIntensitas radiasi

matahariη

(Menit) (°C) (°C) (°C) (°C) J/kg.K W/m² %

20 41,3 78,1 36,8 59,7 1008,3 827,7 43

40 41,4 78,6 37,2 60 1008,3 827,9 44

60 41,5 78,6 37,1 60,05 1008,3 829,1 43

80 41,2 78 36,8 59,6 1008,3 829 43

100 41,4 78 36,6 59,7 1008,3 828,3 43

120 41,8 78,2 36,4 60 1008,3 828,4 43

140 41,5 78 36,5 59,75 1008,3 828,4 43

160 41,6 78 36,4 59,8 1008,3 827,9 43

180 41,7 78 36,3 59,85 1008,3 827,9 42


Tabel 1. Data kecepatan udara, laju aliran volumetrik air laut, dan temperatur air laut temperatur udara masuk humidifier 63 °C



20 4 300 300 45

40 4 300 300 45

60 4 300 300 45

80 4 300 300 45

100 4 300 300 45

120 4 300 300 45

140 4 300 300 45

160 4 300 300 45

180 4 300 300 45


commit to user

91


waktuSebelum

HumidifierSesudah

humidifierSesudah


tawar

(menit)T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

(ml)

20 63,2 29,9 41,8 35,3 24,3 23,4 370

40 63,3 29,9 41,8 35,3 24,3 23,4 740

60 63,4 30 41,9 35,4 24,3 23,4 1110

80 63,4 30 41,9 35,4 24,3 23,3 1480

100 63,5 30 41,9 35,4 24,3 23,3 1850

120 63,6 30 41,9 35,5 24,3 23,4 2225

140 63,5 30 41,8 35,4 24,3 23,4 2600

160 63,4 29,9 41,8 35,4 24,2 23,3 2975

180 63,5 30 41,9 35,3 24,2 23,3 3350



Expansi Evaporator



20 29 195 73,2 42,3 29 43 190 155 155 40 3,2 19,7 40 31

40 29 195 72,9 42,1 29 43 190 155 155 40 3,5 19,5 40 31

60 29 195 72,8 42,4 29 43 190 155 155 40 3,1 19,4 40 31

80 29 195 73,1 42,5 29 43 190 155 155 40 3,3 19,6 40 31

100 29 195 73,4 42,6 29 43 190 155 155 40 3,2 19,8 40 31

120 29 195 73,2 42,7 29 43 190 155 155 40 3,1 19,7 40 31

140 29 195 73,1 42,5 29 43 190 155 155 40 3,4 19,6 40 31

160 29 195 73,3 42,3 29 43 190 155 155 40 3,5 19,5 40 31

180 29 195 72 42,6 29 43 190 155 155 40 3,2 19,7 40 31


commit to user

92



COPhp(menit) h1 h2a h3 h4 kJ/kg kJ/kg kJ/kg

20 415,6 448,7 259,8 259,8 155,8 33,1 188,9 5,7069

40 415,5 448,3 259,5 259,5 156 32,8 188,8 5,7561

60 415,4 448,2 260 260 155,4 32,8 188,2 5,7378

80 415,6 448,6 260,1 260,1 155,5 33 188,5 5,7121

100 415,7 448,9 260,3 260,3 155,4 33,2 188,6 5,6807

120 415,6 448,7 260,4 260,4 155,2 33,1 188,3 5,6888

140 415,6 448,6 260,1 260,1 155,5 33 188,5 5,7121160 415,5 448,8 259,8 259,8 155,7 33,3 189 5,6757

180 415,6 447,3 260,3 260,3 155,3 31,7 187 5,8991

Tabel 5. Tabel 5. Data entalpi, rasio kelembaban, dan kelembaban relatif pada temperatur udara masuk humidifier 63 °C



40 97,61 12,98 8,9 131,03 34,53 65,3 69,96 17,89 92,8

60 98,12 13,14 8,9 131,7 34,74 65,3 69,96 17,89 92,8

80 98,12 13,14 8,9 131,7 34,74 65,3 69,96 17,73 92

100 98,12 13,1 8,9 131,7 34,74 65,3 69,96 17,73 92

120 98,11 13,06 8,8 132,38 35,01 65,8 69,96 17,89 92,8

140 98,12 13,1 8,9 131,7 34,79 65,8 69,96 17,89 92,8

160 97,6 12,94 8,8 131,91 34,79 65,8 69,56 17,77 92,8

180 98,12 13,1 8,9 131,03 34,48 79,9 69,56 17,77 92,8


commit to user

93


waktu Penambahan


uap air total

(menit) kg/s kg/s20 0,00041 0,00032

40 0,00041 0,00032

60 0,00041 0,00032

80 0,00041 0,00032

100 0,00041 0,00032

120 0,00042 0,00032

140 0,00041 0,00032

160 0,00041 0,00032

180 0,00041 0,00032



matahariη


20 41,2 84,9 43,7 63,05 1008,44 924,2 45

40 41,1 84,7 43,6 62,9 1008,44 926,9 45

60 41,4 84,8 43,4 63,1 1008,44 925,6 45

80 41,3 84,9 43,6 63,1 1008,44 924,1 45

100 41,2 84,8 43,6 63 1008,44 925,0 45

120 41,5 84,5 43 63 1008,43 921,5 45

140 41,2 84,8 43,6 63 1008,44 922,9 45

160 41,4 84,9 43,5 63,15 1008,45 924,8 45

180 41,3 84,8 43,5 63,05 1008,44 924,8 45


commit to user

94





20 4 300 300 45

40 4 300 300 45

60 4 300 300 45

80 4 300 300 45

100 4 300 300 45

120 4 300 300 45

140 4 300 300 45

160 4 300 300 45

180 4 300 300 45


waktu Sebelum

HumidifierSesudah

humidifierSesudah


tawar

(menit)T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

T db (°C)

T wb (°C)

(ml)

20 67,8 29,3 42,6 36,7 25,2 24.6 410

40 67,7 29,2 42,7 36,7 25,3 24,5 820

60 67,7 29,3 42,8 36,7 25,3 24,5 1230

80 67,6 29,2 42,7 36,7 25,2 24,6 1645

100 67,7 29,3 42,7 36,7 25,1 24,4 2060

120 67,8 29,3 42,8 36,8 25,2 24,5 2475

140 67,6 29,3 42,7 36,8 25,2 24,5 2895

160 67,7 29,3 42,6 36,8 25,3 24,5 3315

180 67,6 29,3 42,7 36,8 25,3 24,5 3735


commit to user

95



Expansi Evaporator



20 30 200 76,3 44,2 29 44 195 160 160 45 4,5 22,1 41 32

40 30 200 76 43,9 29 44 195 160 160 45 4,3 22,4 41 32

60 30 200 76,2 44 29 44 195 160 160 45 4,2 22,3 41 32

80 30 200 76,4 44,3 29 44 195 160 160 45 4,1 22,1 41 32

100 30 200 76,1 44,2 29 44 195 160 160 45 4,3 22,3 41 32

120 30 200 76,3 44,1 29 44 195 160 160 45 4,2 22,2 41 32

140 30 200 76,2 44,2 29 44 195 160 160 45 4,3 22,4 41 32

160 30 200 75,9 44,3 29 44 195 160 160 45 4,1 22,3 41 32

180 30 200 76,2 44,1 29 44 195 160 160 45 4,2 22,4 41 32




20 417,6 451,6 262,7 262,7 154,9 34 188,9 5,5559

40 417,9 451,3 262,3 262,3 155,6 33,4 189 5,6587

60 417,8 451,5 262,4 262,4 155,4 33,7 189,1 5,6113

80 417,6 451,7 262,9 262,9 154,7 34,1 188,8 5,5367

100 417,8 451,4 262,7 262,7 155,1 33,6 188,7 5,6161

120 417,7 451,6 262,6 262,6 155,1 33,9 189 5,5752

140 417,9 451,5 262,7 262,7 155,2 33,6 188,8 5,6190160 417,8 451,1 262,9 262,9 154,9 33,3 188,2 5,6517

180 417,9 451 262,6 262,6 155,3 33,6 188,9 5,6220


commit to user

96




40 93,77 9,8 5,5 140,74 37,91 68 74,38 19,21 93,7

60 94,27 9,99 5,6 140,73 37,87 67,6 74,38 19,21 93,7

80 93,77 9,84 5,6 140,74 37,91 68 74,8 19,42 95,3

100 94,27 9,99 5,6 140,74 37,91 68 73,98 19,14 94,5

120 94,27 9,95 5,6 141,45 38,15 68,1 74,39 19,26 94,5

140 94,27 10,03 5,7 141,46 38,19 68,5 74,39 19,26 94,5

160 94,27 9,99 5,6 141,47 38,24 68,9 74,38 19,21 93,7

180 94,27 10,03 5,7 141,46 38,19 68,5 74,38 19,21 93,7


waktu Penambahan


uap air total

(menit) kg/s kg/s20 0,00052 0,00035

40 0,00053 0,00035

60 0,00052 0,00035

80 0,00053 0,00035

100 0,00052 0,00035

120 0,00053 0,00035

140 0,00053 0,00035

160 0,00053 0,00036

180 0,00053 0,00036


commit to user

97



matahariη


20 41,5 90,7 49,2 66,1 1008,56 1011,9 46

40 41,3 90,6 49,3 65,95 1008,56 1011,7 46

60 41,4 90,6 49,2 66 1008,56 1013,7 46

80 41,3 90,7 49,4 66 1008,56 1014 46

100 41,5 90,6 49,1 66,05 1008,56 1014,1 46

120 41,1 90,5 49,4 65,8 1008,55 1013,5 46

140 41,3 90,7 49,4 66 1008,56 1013 46

160 41,2 90,6 49,4 65,9 1008,56 1014,1 46

180 41,4 90,8 49,4 66,1 1008,56 1019,5 46





20 4 300 300 45

40 4 300 300 45

60 4 300 300 45

80 4 300 300 45

100 4 300 300 45

120 4 300 300 45

140 4 300 300 45

160 4 300 300 45

180 4 300 300 45


commit to user

98


waktu Sebelum Humidifier Sesudah humidifier Sesudah dehumidifierVolume

air tawar

(menit) T db (°C) T wb (°C) T db (°C) T wb (°C) T db (°C) T wb (°C) (ml)

20 71,2 28,6 43,4 37,8 25,9 25,2 440

40 71,3 28,6 43,3 37,8 25,7 25,1 880

60 71,4 28,7 43,4 37,7 25,8 25,1 1325

80 71,4 28,6 43,4 37,7 25,7 25,1 1775

100 71,4 28,7 43,5 37,7 25,8 25,1 2225

120 71,3 28,7 43,4 37,7 25,7 25 2675

140 71,3 28,6 43,4 37,7 25,7 25 3130

160 71,4 28,7 43,4 37,7 25,6 25 3585

180 71,4 28,7 43,5 37,7 25,7 25,1 4040



Expansi Evaporator



20 30 200 78 45,5 29 44 195 160 160 45 5,4 23,4 41 32

40 30 200 80 45,8 29 44 195 160 160 45 5,3 23,2 41 32

60 30 200 80,1 45,7 29 44 195 160 160 45 5,2 23,3 41 32

80 30 200 79,9 45,8 29 44 195 160 160 45 5,3 23,5 41 32

100 30 200 80,1 45,6 29 44 195 160 160 45 5,5 23,4 41 32

120 30 200 80,2 45,7 29 44 195 160 160 45 5,3 23,2 41 32

140 30 200 80 45,6 29 44 195 160 160 45 5,5 23,4 41 32

160 30 200 80,1 45,5 29 44 195 160 160 45 5,4 23,5 41 32

180 30 200 80,2 46,4 29 44 195 160 160 45 5,3 23,3 41 32


commit to user

99




20 418,8 452,60 264,70 264,70 154,10 33,80 187,90 5,5592

40 418,6 452,40 265,20 265,20 153,40 33,80 187,20 5,5385

60 418,7 452,70 265,00 265,00 153,70 34,00 187,70 5,5206

80 418,9 452,50 265,20 265,20 153,70 33,60 187,30 5,5744

100 418,8 452,80 264,80 264,80 154,00 34,00 188,00 5,5294

120 418,6 452,60 265,00 265,00 153,60 34,00 187,60 5,5176

140 418,8 452,70 264,80 264,80 154,00 33,90 187,90 5,5428160 418,9 452,80 264,70 264,70 154,20 33,90 188,10 5,5487

180 418,7 452,70 266,10 266,10 152,60 34,00 186,60 5,4882



(menit) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%) h(kj/kg) w(g/kg) RH(%)

20 90,59 7,23 3,5 148,828 40,76 70,2 77,31 20,12 94,6

40 90,58 7,19 3,5 148,836 40,8 70,7 76,89 20,04 95,3

60 91,07 7,34 3,5 148,071 40,46 69,7 76,89 19,99 94,6

80 90,58 7,15 3,5 148,071 40,46 69,7 76,89 20,04 95,3

100 91,07 7,34 3,5 148,063 40,42 69,3 76,89 19,99 94,6

120 91,07 7,38 3,6 148,071 40,46 69,7 76,47 19,87 94,5

140 90,58 7,19 3,5 148,071 40,46 69,7 76,47 19,87 94,5

160 91,07 7,34 3,5 148,071 40,46 69,7 76,47 19,91 95,3

180 91,07 7,34 3,5 148,063 40,42 69,3 76,89 20,04 95,3


commit to user

100


waktu Penambahan massa

uap air totalPengurangan massa

uap air total

(menit) kg/s kg/s20 0,00062 0,00038

40 0,00062 0,00038

60 0,00061 0,00038

80 0,00062 0,00038

100 0,00061 0,00038

120 0,00061 0,00038

140 0,00062 0,00038

160 0,00061 0,00038

180 0,00061 0,00038

Tabel 7. Data hasil pegujian kolektor surya untuk intensitas radiasi surya rata – rata 1120W/m²


matahariη


20 40,9 98 57,1 69,45 1008,7 1120,6 48

40 40,7 97,9 57,2 69,3 1008,69 1119,2 48

60 41,2 97,8 56,6 69,5 1008,7 1120,4 47

80 41,1 98 56,9 69,55 1008,7 1121,1 47

100 41,3 98,1 56,8 69,7 1008,71 1119,4 47

120 41,1 98 56,9 69,55 1008,7 1119,6 47

140 41,2 98,1 56,9 69,65 1008,71 1119,6 47

160 41 97,9 56,9 69,45 1008,7 1121,5 47

180 40,9 97,8 56,9 69,35 1008,69 1119,9 47


commit to user

101

LAMPIRAN 5. GAMBAR PROSES HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIKASI UNTUK SELURUH VARIASI TEMPERATUR UDARA MASUK HUMIDIFIER PADA MENIT KE-20

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

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

ENTHALPY - KJ PER KILOGRAM OF DRY AIR

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

EN

TH

ALP

Y -

KJ

PE

R K

ILO

GR

AM

OF

DR

Y A

IR

SA

TU

RA

TIO

N T

EM

PE

RA

TU

RE

- °

C

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

11

0

12

0

DR

Y B

UL

B T

EM

PE

RA

TU

RE

- °

C

10

20

30

40

50

60

70

15%

25%

2%

4%

6%

8% R

ELATIVE H

UMID

ITY

10% RELATIVE HUMIDITY20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

10

20

20

30

30

40

40

0.82

0.86

0.90

0.94 VOLU

ME - C

UBIC

METER

PER KG

DR

Y AIR

0.98

1.02

1.06

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

MS

MO

IST

UR

E P

ER

KIL

OG

RA

M D

RY

AIR

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Gambar 1. Proses humidifikasi dan dehumidifiaksi pada menit ke-20 untuk seluruh variasi

temperatur udara masuk humidifier.


commit to user

102

LAMPIRAN 6. HASIL PENGUJIAN SALINITAS AIR TAWAR

digilib.uns.ac.id/pengaruh... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user jabatan...

Documents