PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF

PROSES ADSORBSI PADA

PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF

MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 5,3 LITER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

SETIAWAN HATMAJI NIM : 095214046

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2010

ii

ADSORBTION PROCESS

USING METHANOL-ACTIVATED CARBON

WITH 5.3 LITRES VERTICAL EVAPORATOR

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

by

SETIAWAN HATMAJI Student Number : 095214046

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2010

iii

iv

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 19 Desember 2010

Setiawan Hatmaji

vi

ABSTRAK

Indonesia merupakan negara yang cukup luas dan terdiri dari beribu-ribu

pulau. Namun bisa dikatakan pembangunan yang dilakukan pemerintah belum merata dan menjangkau daerah-daerah yang terpencil. Masih ada pulau-pulau kecil berpenghuni yang belum mendapatkan aliran listrik dari PLN. Hal ini menjadi masalah bagi mereka yang membutuhkan sebuah alat pendingin sebagai media penyimpanan. Dengan menggunakan alat pendingin, mereka bisa menyimpan makanan, hasil pertanian, hasil laut, obat, maupun vaksin dengan lebih lama sehingga bisa meningkatkan kesejahteraan hidup. Namun, alat pendingin yang tersedia di Indonesia saat ini masih menggunakan listrik sebagai sumber daya utamanya.Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif merupakan salah satu alternatif sistem pendingin yang tidak menggunakan listrik. Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas. Fakta bahwa Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam dan memiliki energi panas yang melimpah bisa dimanfaatkan untuk kerja pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana dan mengetahui temperatur pendinginan dan COP yang dapat dihasilkan.

Alat penelitian terdiri dari generator (sekaligus sebagai adsorber) dan evaporator (sekaligus sebagai kondensor). Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (Tgen), temperatur evaporator (Tevap), temperatur lingkungan (Tlingk), tekanan sistem (P) dan waktu pencatatan data (t). Untuk pengukuran suhu digunakan termokopel, untuk pengukuran tekanan digunakan manometer dan untuk pengukuran waktu digunakan stopwatch. Variabel yang divariasikan adalah jumlah metanol, kondisi awal kran penghubung, konstruksi tabung generator dan jumlah karbon aktif lalu diamati pengaruhnya terhadap temperatur pendinginan dan COP yang dihasilkan.

Penelitian menghasilkan sebuah model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa temperatur evaporator terendah yang bisa dihasilkan adalah 11°C pada variasi menggunakan 100 ml metanol, kondisi awal kran penghubung ditutup, menggunakan 4 kg karbon aktif dan menggunakan tabung generator vertikal berkapasitas 16 kg. Sedangkan COP tertinggi yang dihasilkan adalah 0,97 yaitu pada variasi menggunakan 100 ml metanol, 1 kg karbon aktif, kondisi kran penghubung dibuka dan menggunakan generator horizontal berkapasitas 1 kg. Selain itu karbon aktif lokal tidak direkomendasikan untuk menjadi adsorber pendingin adsorbsi.

vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Setiawan Hatmaji

Nomor Mahasiswa : 095214046

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF

MENGGUNAKAN EVAPORATOR VERTIKAL 5,3 LITER

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 19 Desember 2010

Yang menyatakan

(Setiawan Hatmaji)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena penyertaan,

perlindungan, dan berkat-Nya dalam penyusunan Tugas Akhir ini, sehingga pada

akhirnya Tugas Akhir ini dapat kami selesaikan dengan baik.

Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh

setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan

sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti

kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai proses pendinginan pada

pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang menggunakan evaporator 2,4 liter.

Dalam Tugas Akhir ini, penulis berencana untuk meneliti unjuk kerja dari

pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif tersebut.

Selama pembuatan tugas akhir ini tentu penulis mengalami berbagai

macam hambatan dan cobaan, namun pada akhirnya dapat diselesaikan dengan

bantuan saran, nasihat, ide, maupun bimbingan dari berbagai pihak. Pada

kesempatan ini, dengan segenap kerendahan hati kami mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., Dosen pembimbing Tugas Akhir.

ix

4. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., Dosen pembimbing akademik.

5. Agustinus Rony Windaryawan, Laboran Lab. Perpindahan Kalor Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Segenap karyawan bengkel las tempat pengerjaan Tugas Akhir yang telah

banyak membantu.

7. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai dan memotivasi

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

8. Rekan sekelompok penulis yaitu Puraditya Bayu Suhadiyono, Anang Tias

Brigita dan Bernadus David Wijaya, yang telah membantu dalam

perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas

Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang

penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf

atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas

Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis

harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat

memberikan manfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 19 Desember 2010

Penulis

x

DAFTAR ISI

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

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

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

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………… iv

PERNYATAAN……………………………………………………………….. v

ABSTRAK …………………………………………………………………….. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ vii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. x

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………. xii

DAFTAR TABEL …………………………………………………………….. xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang …………………………………………………………… 1

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

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

1.4 Manfaat Penelitian ……………………………………………………. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori …………………………………………………………..... 4

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan.............................................................. 8

xi

BAB III METODE

3.1 Peralatan Penelitian..................................................................................... 9

3.2 Variabel yang Diukur..........................................…………………............ 13

3.3 Variabel yang Divariasikan ........................................................................ 13

3.4 Langkah Penelitian .................................................................................... 14

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Proses Adsorbsi……………………………………………....................... 16

4.2 Proses Desorbsi........................................………………………………... 36

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................……..........................…………………………… 52

5.2 Saran..…………………………………………….………………............ 53

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………… 54

LAMPIRAN…………………………………………………………................ 55

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus pendinginan adsorbsi ..................................................... 4

Gambar 3.1 Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal .....................................................……......... 9

Gambar 3.2 Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal....................................................……........... 10

Gambar 3.3 Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horizontal...........................……................................ 10

Gambar 3.4 Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal......................................................................…….......... 11

Gambar 4.1 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.................................................................... 24




Gambar 4.5 Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung

xiii

evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup................................................................... 27

Gambar 4.6 Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup........................................................................................ 28

Gambar 4.7 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup ............... 28

Gambar 4.8 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses adsorbsi dengan variasi kondisi awal kran penghubung ditutup dan dibuka. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan volume metanol 100 ml........................................ 30

Gambar 4.9 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses adsorbsi dengan variasi generator horizontal dan vertikal. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, volume metanol 100 ml, dan kondisi awal kran penghubung tertutup.......................................................... 31

Gambar 4.10 Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg. Menggunakan 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung tertutup.............................. 33

Gambar 4.11 Perbandingan Temperatur evaporator dan COP dari semua variasi......................................................................................... 34

Gambar 4.12 Bagan penelitian siklus pendingin adsorbsi ….......................... 36

Gambar 4.13 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat................................................................. 49

Gambar 4.14 Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.….................................................................. 49

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup................................................ 16

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup................................................ 17

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup...............................…………. 19

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung dibuka................................................ 20

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup....………………………….... 21

Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup..................……………........................... 23

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup .................................. 37

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.........……………… 40

xv

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.........……………….. 44

Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup ....………………...... 47

Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup .................................. 48

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Indonesia merupakan negara yang cukup luas dan terdiri dari beribu-ribu

pulau. Namun bisa dikatakan pembangunan yang dilakukan pemerintah belum

merata dan menjangkau daerah-daerah yang terpencil. Masih ada pulau-pulau

kecil berpenghuni yang belum mendapatkan aliran listrik dari PLN. Beberapa dari

mereka mengandalkan generator listrik yang biayanya lebih mahal daripada

menggunakan listrik PLN yang telah disubsidi pemerintah. Namun masih banyak

pulau-pulau terpencil yang belum teraliri listrik sama sekali. Hal ini menjadi

masalah bagi mereka yang membutuhkan sebuah alat pendingin sebagai media

penyimpanan. Dengan menggunakan alat pendingin, mereka bisa menyimpan

makanan, hasil pertanian, hasil laut, obat, maupun vaksin dengan lebih lama

sehingga bisa meningkatkan kesejahteraan hidup. Namun, alat pendingin yang

tersedia di Indonesia saat ini masih menggunakan listrik sebagai sumber daya

utamanya. Dengan ketiadaan listrik di daerah-daerah terpencil tersebut, maka

dibutuhkan sebuah alat pendingin yang tidak bergantung pada energi listrik

Pendingin dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif merupakan

salah satu alternatif sistem pendingin yang tidak menggunakan listrik. Pendingin

dengan sistem adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas.

Fakta bahwa Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam dan

2

memiliki energi panas yang melimpah bisa dimanfaatkan untuk kerja pendingin

adsorbsi metanol-karbon aktif. Energi panas bisa diperoleh dari pembakaraan

kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi. Selain itu, energi panas juga dapat

diperoleh dari buangan proses industri, biomassa, biogas atau energi alam seperti

panas bumi dan energi surya.

Dari segi desain, pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dibuat dengan

menggunakan teknologi lokal yang tersedia dan menggunakan bahan-bahan yang

mudah diperoleh disekitar kita. Untuk perawatannya, pendingin adsorbsi juga

harus mudah, sehingga memudahkan proses perbaikan ketika terjadi kerusakan.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Temperatur terendah yang dapat dicapai dan unjuk kerja alat pendingin

adsorbsi metanol-karbon aktif tergantung pada jumlah metanol, jumlah karbon

aktif, kondisi awal keran katup penghubung, dan jenis tabung generator. Selain itu

unjuk kerja pendingin tergantung pada unjuk kerja evaporator dan generator.

Unjuk kerja generator ditentukan oleh kemampuan generator dalam melakukan

penyerapan uap metanol oleh karbon aktif (pada proses pendinginan). Unjuk kerja

evaporator ditentukan oleh kemampuan evaporator dalam melakukan penyerapan

kalor dari lingkungan sekitar evaporator. Pada penelitian ini generator juga

berfungsi sebagai adsorber. Pada penelitian ini jumlah metanol, jumlah karbon

aktif, kondisi awal keran katup penghubung, dan jenis tabung generator akan

3

divariasikan lalu diamati bagaimana pengaruhnya terhadap temperatur

pendinginan dan unjuk kerja yang dapat dihasilkan oleh pendingin adsorbsi

metanol-karbon aktif.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai oleh penulis dalam penelitian adalah:

a. Membuat model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif sederhana dengan

bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan

industri lokal.

b. Mengetahui unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dihasilkan oleh

pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif.

c. Mengetahui kualitas karbon aktif dan metanol lokal sebagai pendingin

adsorbsi

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

a. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem adsorbsi.

b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi pendingin adsorbsi yang dapat diterima

masyarakat/industri sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan serta

mengurangi ketergantungan terhadap energi listrik.

4

Kondensor

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

Pendingin adsorbsi umumnya terdiri dari 4 (empat) komponen utama

yaitu: (1) adsorber, (2) generator, (3) kondensor, dan (4) evaporator. Pada

penelitian ini model pendingin adsorbsi yang dibuat hanya terdiri dari dua

komponen utama karena komponen adsorber dan generator disatukan

(selanjutnya disebut generator saja), dan komponen kondensor dan evaporator

disatukan (selanjutnya disebut evaporator saja).

Gambar 2.1. Siklus pendinginan adsorbsi

Siklus pendinginan adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan)

refrijeran (metanol) kedalam adsorber (karbon aktif) dan proses desorbsi

(pelepasan) refrijeran dari adsorber. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Proses adsorbsi dan desorbsi terjadi pada adsorber (pada penelitian ini di

dalam generator). Pada proses desorbsi generator memerlukan energi panas

dari sumber panas. Energi panas dapat berasal dari pembakaran kayu, bahan

bakar minyak dan gas bumi, buangan proses industri, biomassa, biogas atau

2. Membebaskan uap menggunakan kalor

1. Menyerap uap kedalam adsorbent sambil melepaskan kalor

Uap tekanan tinggi

Proses desorbsi

Evaporator Uap tekanan rendah

Proses adsorbsi

5

dari energi alam seperti panas bumi dan energi panas surya. Untuk kepraktisan

pada penelitian ini digunakan pemanas listrik yang dapat diatur dayanya

sebagai sumber panas.

Proses yang terjadi dalam sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon

aktif adalah: Evaporator diletakan di dalam sebuah kotak pendingin, bersama

bahan-bahan yang ingin didinginkan. Generator terletak di luar kotak

pendingin dan berisi karbon aktif. Evaporator dan generator dihubungkan oleh

pipa dan kran (katup/valve) sebagai pengatur. Metanol cair dimasukan

kedalam tabung evaporator dengan perlahan untuk menjaga tekanan sistem

agar tetap vakum. Metanol yang masuk pada sistem vakum, sebagian akan

berubah fase menjadi uap dan membuat tekanan naik. Setelah kran

penghubung dibuka, maka uap metanol akan terserap oleh karbon aktif yang

berada di generator. Proses terserapnya uap metanol ke dalam karbon aktif

membuat tekanan sistem turun dan membuat sebagian metanol yang masih

dalam fase cair menguap. Sebagian metanol yang masih dalam fase cair

membutuhkan kalor untuk menguap. Kalor yang diperlukan metanol untuk

menguap diambil dari lingkungan sekitar. Proses penyerapan kalor dari

lingkungan sekitar membuat temperatur evaporator menurun dan temperatur

generator naik. Proses penyerapan metanol oleh karbon aktif ini disebut

adsorbsi. Adsorbsi akan berhenti ketika metanol yang berada pada tabung

evaporator sudah habis atau karbon aktif sudah jenuh dan tidak dapat

menyerap lagi.

6

Selanjutnya ketika adsorbsi sudah berhenti, generator dipanasi

dengan sumber panas. Energi panas ini akan menaikkan temperatur karbon

aktif yang berisi uap metanol. Setelah panas, uap metanol akan terlepas dari

karbon aktif dan mengalir kembali ke evaporator. Karena temperatur

evaporator lebih rendah dari generator maka uap metanol akan mengembun

dan berubah menjadi cairan metanol di evaporator. Proses pelepasan uap

metanol dari karbon aktif ini disebut proses desorbsi. Saat proses desorbsi,

proses pendinginan tidak akan terjadi. Proses desorbsi ini tetap berlanjut

hingga uap metanol terlepas semua dari karbon aktif. Hal ini ditandai dengan

tekanan sistem yang naik ke tekanan semula. Proses adsorbsi dapat kembali

terjadi setelah temperatur karbon aktif turun ke temperatur semula. Oleh

karena proses pendinginan tidak berlangsung secara terus-menerus atau

kontinyu maka proses pendinginannya disebut berlangsung secara intermitten.

Unjuk kerja pendingin absorbsi dapat dinyatakan dengan koefisien

prestasi (COP) dan dapat dihitung dengan persamaan:

condevap

evap

gen

absgen

TT

T

T

TTCOP

−•

−=

(1)

(Sumber: Refrigeration and Air Conditioning, Manohar Prasad 2006)

Dari buku Refrigeration and Air Conditioning oleh Manohar Prasad,

juga diketahui bahwa:

condabs TT =

(2)

7

Sedangkan berdasarkan alat yang dibuat, seperti yang tertulis pada

halaman 4 naskah Tugas Akhir ini, diketahui bahwa:

absgen TT =

(3)

condevap TT =

(4)

Setelah itu, persamaan (2), (3), dan (4) disubstitusikan dalam

persamaan (1), sehingga diperoleh:

condgen

evap

gen

condgen

TT

T

T

TTCOP

−×

−=

Gen

Evap

T

TCOP = (5)

Keterangan:

COP : Unjuk kerja alat

TEvap : Temperatur evaporator (K)

TGen : Temperatur generator (K)

Tcond : Temperatur kondensor (K)

Tabs : Temperatur absorber (K)

8

2.2 PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN

Beberapa penelitian pendingin adsorbsi menggunakan zeolit-air

dengan energi surya yang pernah dilakukan diantaranya oleh Hinotani (1983)

mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorbsi surya

menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur pemanasan

160OC atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin

adsorbsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar

0,12. Pons (1986) meneliti pendingin adsorbsi zeolit-air tetapi COP nya hanya

0,1. Zhu Zepei (1987) melakukan pengetesan pada sistem pendingin adsorbsi

surya menggunakan zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor

berpendingin udara mendapatkan COP yang rendah sebesar 0,054 modifikasi

yang dilakukan dengan memvakumkan sistem dan penggunaan reflektor datar

tidak banyak menaikkan harga COP. Kreussler (1999) melakukan penelitian

dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150O C didapatkan energi pendinginan

sebesar 250 KJ per Kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125

liter dapat didinginkan menggunakan kolektor seluas 3 m2. Ramos (2003)

mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan menggunakan kolektor parabola

secara terpisah dari sistem pendingin sehingga setiap kali diperlukan proses

pemvakuman. Sistem yang dipakai Ramos tidak menggunakan kondensor,

Ramos juga mendapatkan kapasitas adsorbsi zeolit mencapai optimal dengan

pemanasan tabung zeolit sebesar 250OC. Penelitian-penelitian tersebut

menggunakkan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan

Perancis

9

BAB III

METODE

3.1 PERALATAN PENELITIAN

Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dibuat dari beberapa

alat yang dapat dirangkai menjadi satu. Dibawah ini adalah model yang telah

dibuat tersebut

Gambar 3.1. Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal

1a

2

3

4

5

6

7

10

Gambar 3.2. Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal

Gambar 3.3. Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horizontal

1b

2

3

4

5

6

7

11

Gambar 3.4. Konstruksi pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horizontal

Model pada gambar 3.1 dan 3.2 meperlihatkan model pendingin adsorbsi

yang menggunakan alat 1a, yaitu generator vertikal, sedangkan model pada

gambar 3.3 dan 3.4 memperlihatkan model pendingin adsorbsi yang

menggunakan alat 1b, yaitu generator horizontal.

Keterangan :

1. Generator

2. Saluran masuk karbon aktif

3. Kran penghubung generator dan evaporator

4. Manometer

12

5. Saluran untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.

Bagian ini bisa diganti dengan pentil saat alat akan divakum.

6. Kran untuk memasukkan metanol

7. Evaporator

Seluruh bagian yang bersinggungan dengan metanol, termasuk

manometer dan kran, terbuat dari bahan stainless steel jenis 304. Stainless

steel 304 merupakan salah satu bahan yang tidak bereaksi dengan metanol.

Selain itu, stainless steel 304 juga mudah ditemukan di Yogyakarta. Model

pendingin ini dikerjakan di bengkel las yang terdapat di Solo dan Yogyakarta.

Karbon aktif yang digunakan adalah karbon aktif yang berasal dari

tempurung kelapa dan berbentuk granulat atau pelet dengan diameter rata-rata

sekitar 2mm. Biasanya karbon aktif jenis ini digunakan oleh masyarakat

sebagai penjernih air. Karbon aktif ini dibeli di toko kimia, di daerah

Yogyakarta. Metanol yang digunakan adalah metanol yang biasa digunakan

masyarakat dan industri sebagai pelarut. Metanol ini dibeli di toko kimia di

daerah Solo dan Yogyakarta. Karbon aktif granulat dan metanol yang dipilih

karena banyak terdapat di toko kimia lokal dan biasa digunakan oleh

masyarakat

13

3.2 VARIABEL YANG DIUKUR

1. Temperatur generator (Tgen)

2. Temperatur evaporator (Tevap)

3. Temperatur lingkungan sekitar evaporator (Tlingk)

4. Tekanan sistem (P)

5. Waktu pencatatan data (t)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk

pengukuran tekanan digunakan manometer.

3.3 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN

Beberapa variabel yang divariasikan dalam penelitian ini antara lain:

1. Jumlah metanol

Metanol yang digunakan sebagai refrijeran divariasikan sejumlah 100 ml,

200 ml dan 300 ml.

2. Kondisi awal katup penghubung

Kondisi awal katup penghubung sebelum proses adsorbsi divariasikan

dibuka dan ditutup.

3. Konstruksi tabung generator

Kontruksi tabung generator yang digunakan pada pendingin divariasikan

tabung horizontal kapasitas 1 kg dan tabung vertikal kapasitas 16 kg.

4. Jumlah karbon aktif

Karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber divariasikan sejumlah 1 kg

dan 4 kg.

14

3.4 LANGKAH PENELITIAN

Pada penelitian ini akan dilakukan 2 penelitian utama, yaitu penelitian

adsorbsi dan penelitian adsorbsi.

Langkah penelitian proses adsorbsi:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan model pendingin adsorbsi seperti

pada gambar 3.1.Konstruksi tabung generator yang digunakan disesuaikan

dengan variasi

2. Tabung generator diisi dengan karbon aktif dengan jumlah sesuai variasi

3. Model divakumkan dengan pompa vakum

4. Termokopel dipasang pada tempat yang suhunya hendak diukur

5. Kondisi awal kran penghubung generator dan evaporator disesuaikan

dengan variasi

6. Metanol diisikan ke dalam model pendingin dengan jumlah sesuai yang

divariasikan

7. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan konstruksi tabung

generator, jumlah karbon aktif, jumlah metanol dan kondisi awal keran

penghubung.

8. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat temperatur di

setiap titik yang diinginkan dan tekanan pada manometer

9. Data yang dicatat adalah temperatur generator (Tgen), temperatur

evaporator (Teva), temperatur lingkungan (Tlingk), tekanan sistem alat (P)

dan waktu pencatatan data (t).

15

Langkah proses desorbsi:

1. Penelitian diawali dengan dilakukan proses adsorbsi dengan langkah-

langkah seperti diatas. Proses adsorbsi bisa dilakukan beberapa kali,

sampai temperatur evaporator (Tevap) mencapai temperatur lingkungan

(Tlingk)

2. Tabung evaporator dimasukkan dalam sebuah ember yang berisi air biasa

3. Tabung generator dimasukan dalam panci yang berisi air

4. Panci diletakkan diatas kompor dan dipasangai juga 2 buah water heater.

5. Kran penghubung dibuka

6. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat temperatur di

setiap titik yang diinginkan dan tekanan pada manometer

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan

(1). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

1. Hubungan temperatur di bagian-bagian yang dicatat perubahannya dengan

waktu pencatatan data untuk semua variasi jumlah metanol, jumlah karbon

aktif, konstruksi tabung generator dan kondisi awal kran penghubung.

2. Hubungan unjuk kerja model pendingin dengan temperatur evaporator

untuk semua variasi jumlah metanol, jumlah karbon aktif, konstruksi

tabung generator dan kondisi awal kran penghubung.

16

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PROSES ADSORBSI

Berikut ini adalah data-data hasil pencatatan selama penelitian proses

adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan beberapa

variasi:

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

0 -0.81 27 27 27 -

1 -0.93 35 14 27 0.93

2 -0.93 35 12 27 0.93

3 -0.93 35 13 27 0.93

4 -0.93 36 12 27 0.92

5 -0.93 35 12 27 0.93

6 -0.93 36 13 27 0.93

7 -0.93 35 13 27 0.93

8 -0.95 36 13 27 0.93

9 -0.95 36 13 27 0.93

10 -0.95 35 14 27 0.93

11 -0.95 36 14 27 0.93

12 -0.95 35 14 27 0.93

13 -0.95 36 14 27 0.93

14 -0.95 36 14 27 0.93

15 -0.95 37 14 27 0.93

16 -0.95 37 14 27 0.93

17 -0.95 36 14 27 0.93

18 -0.95 36 14 27 0.93

19 -0.95 37 16 27 0.93

20 -0.95 36 16 27 0.94

21 -0.95 37 16 27 0.93

22 -0.95 37 16 27 0.93

17

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (Lanjutan)

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

23 -0.95 37 16 27 0.93

24 -0.95 37 16 27 0.93

25 -0.95 37 16 27 0.93

26 -0.95 37 16 27 0.93

27 -0.95 37 16 27 0.93

28 -0.95 38 16 27 0.93

29 -0.95 38 17 27 0.93

30 -0.95 38 17 27 0.93

COPrata-rata 0.93

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif,

200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

0 -0.81 27 27 27 -

1 -0.93 35 18 27 0.94

2 -0.93 35 16 27 0.94

3 -0.93 35 14 27 0.93

4 -0.93 35 14 27 0.93

5 -0.93 35 14 27 0.93

6 -0.93 36 14 27 0.93

7 -0.93 35 13 27 0.93

8 -0.93 35 13 27 0.93

9 -0.93 35 14 27 0.93

10 -0.93 36 14 27 0.93

11 -0.93 35 14 27 0.93

12 -0.93 35 14 27 0.93

13 -0.93 36 13 27 0.93

14 -0.93 36 14 27 0.93

15 -0.93 36 14 27 0.93

16 -0.93 36 14 27 0.93

17 -0.93 36 14 27 0.93

18

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (Lanjutan)

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

18 -0.93 36 14 27 0.93

19 -0.93 36 16 27 0.94

20 -0.93 36 14 27 0.93

21 -0.93 36 16 27 0.94

22 -0.93 36 14 27 0.93

23 -0.93 36 14 27 0.93

24 -0.93 36 16 27 0.94

25 -0.93 36 16 27 0.94

26 -0.92 36 16 27 0.94

27 -0.92 36 16 27 0.94

28 -0.92 36 16 27 0.94

29 -0.92 36 16 27 0.94

30 -0.92 36 16 27 0.94

COPrata-rata 0.93

19

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

0 -0.81 26 25 26 -

1 -0.88 26 20 26 0.98

2 -0.89 27 20 26 0.98

3 -0.89 27 19 26 0.97

4 -0.89 27 19 25 0.97

5 -0.89 27 19 25 0.97

6 -0.89 27 19 26 0.97

7 -0.89 28 19 26 0.97

8 -0.89 28 19 26 0.97

9 -0.89 29 19 26 0.97

10 -0.89 29 19 26 0.97

11 -0.89 29 19 26 0.97

12 -0.89 29 19 26 0.97

13 -0.89 30 19 26 0.96

14 -0.89 30 19 26 0.96

15 -0.89 30 19 26 0.96

16 -0.89 30 19 26 0.96

17 -0.89 32 20 26 0.96

18 -0.89 32 20 26 0.96

19 -0.89 32 20 26 0.96

20 -0.89 32 20 26 0.96

21 -0.89 32 20 26 0.96

22 -0.89 32 20 26 0.96

23 -0.89 32 20 26 0.96

24 -0.89 32 20 26 0.96

25 -0.89 32 20 27 0.96

26 -0.89 32 20 27 0.96

27 -0.89 32 20 27 0.96

28 -0.89 32 20 26 0.96

29 -0.89 32 20 26 0.96

30 -0.89 32 20 26 0.96

COPrata-rata 0.97

20

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung dibuka.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

0 -1 27 27 27 -

1 -0.9 29 21 27 0.97

2 -0.9 32 20 26 0.96

3 -0.9 35 19 27 0.95

4 -0.9 36 19 27 0.94

5 -0.9 36 19 27 0.94

6 -0.9 36 19 27 0.94

7 -0.9 36 19 27 0.94

8 -0.9 36 19 27 0.94

9 -0.9 36 19 27 0.94

10 -0.9 36 19 27 0.94

11 -0.9 36 19 27 0.94

12 -0.9 36 19 27 0.94

13 -0.9 36 19 27 0.94

14 -0.9 36 19 27 0.94

15 -0.9 36 19 27 0.94

16 -0.9 36 20 27 0.95

17 -0.9 36 19 27 0.94

18 -0.9 36 19 27 0.94

19 -0.9 36 20 27 0.95

20 -0.9 36 20 27 0.95

21 -0.9 36 20 27 0.95

22 -0.9 36 19 27 0.94

23 -0.9 36 20 27 0.95

24 -0.9 36 20 27 0.95

25 -0.9 36 20 27 0.95

26 -0.9 36 20 27 0.95

27 -0.9 36 20 27 0.95

28 -0.9 36 20 27 0.95

29 -0.9 35 20 27 0.95

30 -0.9 35 20 27 0.95

COPrata-rata 0.95

21

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

0 -0.82 26 25 25 -

1 -0.9 26 19 25 0.98

2 -0.9 27 19 25 0.97

3 -0.9 27 18 25 0.97

4 -0.93 29 18 25 0.96

5 -0.93 29 18 26 0.96

6 -0.93 32 18 26 0.95

7 -0.93 35 14 26 0.93

8 -0.93 35 14 25 0.93

9 -0.93 35 14 25 0.93

10 -0.93 35 13 25 0.93

11 -0.95 35 14 25 0.93

12 -0.95 35 14 25 0.93

13 -0.95 35 14 26 0.93

14 -0.95 36 13 26 0.93

15 -0.95 36 13 26 0.93

16 -0.95 35 14 26 0.93

17 -0.95 36 14 26 0.93

18 -0.95 36 14 26 0.93

19 -0.95 36 14 26 0.93

20 -0.95 36 14 26 0.93

21 -0.95 36 14 25 0.93

22 -0.95 36 14 25 0.93

23 -0.95 36 14 26 0.93

24 -0.95 36 14 26 0.93

25 -0.95 36 14 26 0.93

26 -0.95 36 14 26 0.93

27 -0.95 36 14 25 0.93

28 -0.95 36 14 26 0.93

29 -0.95 36 14 26 0.93

30 -0.93 36 14 26 0.93

31 -0.93 36 16 26 0.94

32 -0.93 36 14 26 0.93

33 -0.93 37 14 26 0.93

34 -0.93 36 16 26 0.94

35 -0.93 36 16 26 0.94

22

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (Lanjutan)

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

36 -0.93 36 14 26 0.93

37 -0.93 36 14 25 0.93

38 -0.93 36 16 26 0.94

39 -0.93 37 16 26 0.93

40 -0.93 37 16 26 0.93

41 -0.93 36 14 26 0.93

42 -0.93 36 14 26 0.93

49 -0.92 36 18 26 0.94

50 -0.92 36 17 26 0.94

51 -0.92 36 18 26 0.94

52 -0.92 36 18 26 0.94

53 -0.92 36 19 26 0.94

54 -0.92 35 19 26 0.95

55 -0.92 35 18 26 0.94

56 -0.92 35 19 26 0.95

57 -0.92 35 19 26 0.95

58 -0.92 35 19 26 0.95

59 -0.92 35 19 25 0.95

60 -0.92 36 19 26 0.94

COPrata-rata 0.94

23

Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

COP

0 -0.82 25 25 25 -

1 -0.94 25 16 25 0.97

2 -0.94 25 13 25 0.96

3 -0.94 26 12 25 0.95

4 -0.95 26 12 25 0.95

5 -0.95 26 11 25 0.95

6 -0.95 26 11 25 0.95

7 -0.95 26 12 25 0.95

8 -0.95 26 12 25 0.95

9 -0.95 27 12 25 0.95

10 -0.95 27 12 25 0.95

11 -0.95 27 12 25 0.95

12 -0.95 27 12 25 0.95

13 -0.95 27 12 25 0.95

14 -0.95 27 12 25 0.95

15 -0.95 27 13 25 0.95

16 -0.95 27 12 25 0.95

17 -0.95 26 12 25 0.95

18 -0.95 27 12 25 0.95

19 -0.95 27 13 25 0.95

20 -0.95 27 13 25 0.95

21 -0.95 27 13 25 0.95

22 -0.95 27 13 25 0.95

23 -0.95 27 13 25 0.95

24 -0.95 27 13 25 0.95

25 -0.95 27 13 26 0.95

26 -0.95 27 13 25 0.95

27 -0.95 27 13 25 0.95

28 -0.95 27 13 25 0.95

29 -0.95 27 13 26 0.95

30 -0.95 27 14 26 0.96

COPrata-rata 0.95

24

Dari tabel 4.1, tabel 4.2, sampai tabel 4.6, dapat dibuat grafik

hubungan Tevap, Tgen, P, dan t pada gambar 4.1, gambar 4.2, sampai gambar

4.6. dan untuk membandingkan Tevap terendah yang dapat dicapai, dapat

dilihat pada gambar 4.7 sampai 4.11.

Gambar 4.1. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar

4.1, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 12oC.

Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur

generator tertinggi mencapai 38oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.95




generator tertinggi mencapai 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.92

-1

-0.95

-0.9

-0.85

-0.8

-0.75

-0.7

10

13

16

19

22

25

28

31

34

37

40

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

P (

ba

r)

Te

mp

. (0

C)

t (menit)

Tgen Tevap T lingk P

25



-0.95

-0.9

-0.85

-0.8

-0.75

1013161922252831343740

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

P (

ba

r)

Te

mp

. (0

C)

t (menit)


-0.9

-0.88

-0.86

-0.84

-0.82

-0.8

-0.78

-0.76

15

20

25

30

35

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

P (

ba

r)

Te

mp

. (0

C)

t (menit)


26


4.3, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai hanya 19oC.


generator tertinggi mencapai 32oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.9.

Gambar 4.4. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung dibuka.


4.4, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai hanya 19oC.


generator tertinggi mencapai 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.9.

-1.02

-1

-0.98

-0.96

-0.94

-0.92

-0.9

-0.88

-0.86

-0.84

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30

P (

ba

r)

Te

mp

. (0

C)

t (menit)


27

Gambar 4.5. Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.




generator tertinggi 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.93.




generator tertinggi 27oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.95.

-1

-0.95

-0.9

-0.85

-0.8

-0.75

10

13

16

19

22

25

28

31

34

37

40

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

P (

ba

r)

Te

mp

. (0

C)

t (menit)


28

Gambar 4.6. Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

Berikut adalah grafik perbandingan temperatur evaporator (Tevap)

dari berbagai variasi:

Gambar 4.7. Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

-1

-0.95

-0.9

-0.85

-0.8

-0.75

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

P (

ba

r)

Te

mp

. (0

C)

t (menit)


12 13

19

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

T (

oC

)

t (menit)

Tevap 100mL Tevap 200mL Tevap 300mL

29

Pada penelitian variasi jumlah metanol yang dimasukkan ke sistem

alat pendingin absorbsi sebagai refrijeran. Jumlah metanol yang divariasikan

sejumlah 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Dari ketiga macam variasi ini ketika

proses adsorbsi dilakukan, didapat hasil temperatur evaporator yang berbeda.

Hasil perbandingan temperatur evaporator (Teva) ini disajikan pada gambar

4.7. Dari data ini dapat diketahui bahwa jumlah metanol berpengaruh terhadap

temperatur evaporator pada saat proses adsorbsi. Jika jumlah metanol terlalu

sedikit maka proses pendinginan di evaporator hanya berlangsung secara

singkat. Singkatnya lama proses pendinginan disebabkan karena metanol telah

habis diserap oleh karbon aktif. Hal ini terbukti dari gambar 4.7 yang

memperlihatkan bahwa temperatur evaporator yang menggunakan volume 100

ml metanol menjadi lebih cepat naik, sedangkan pada variasi yang

menggunkan 200ml dan 300 ml sedikit lebih stabil dalam mempertahankan

suhu terendahnya. Namun dengan menggunakan volume metanol yang lebih

sedikit, beban pendinginannya pun akan semakin ringan. Jadi bisa dikatakan

bahwa dengan menggunakan volume metanol paling sedikit, menghasilkan

temperatur yang paling rendah. Hasil dari penelitian dengan ketiga variasi ini

adalah jumlah metanol yang terbaik sejumlah 100 ml. Variasi ini mampu

mencapai suhu 12oC. Sehingga agar menghasilkan temperatur yang lebih

dingin, pada penelitian selanjutnya digunakan metanol dengan jumlah 100 ml.

30

Gambar 4.8. Perbandingan temperatur evaporator (Tevap) pada proses adsorbsi dengan variasi kondisi awal kran penghubung ditutup dan dibuka. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan volume metanol 100 ml.

Variasi lain yang dilakukan dalam penelitian ini adalah variasi

kondisi awal kran penghubung generator dan evaporator. Kondisi awal kran

penghubung yang divariasikan adalah dibuka dan ditutup. Seperti yang

tampak pada Gambar 4.8, temperatur terendah evaporator mencapai 12°C

didapatkan dengan menggunakan variasi kondisi awal kran penghubung dalam

kedaan tertutup. Sedangkan saat menggunakan variasi kran penghubung

langsung terbuka, temperatur terendahnya hanya mencapai 19oC. Temperatur

dengan menggunakan variasi langsung dibuka lebih tinggi, karena, ketika

metanol memasuki sistem yang vakum, metanol akan langsung berubah fase

menjadi uap dan memenuhi ruangan, dan langsung diserap oleh karbon aktif,

sehingga pendinginannya tidak hanya terjadi di tabung evaporator, tapi juga

19

12

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

T (

oC

)

t (menit)

T Evaporator (Kondisi awal kran buka)

T Evaporator (Kondisi awal kran tutup)

31

terjadi pendinginan hampir disepanjang saluran penghubung generator dan

evaporator, sehingga membuat beban pendinginannya menjadi lebih besar,

dan temperatur evaporator tidak bisa menjadi lebih dingin. Berbeda dengan

menggunakan variasi kran penghubung tertutup, uap metanol akan ditampung

terlebih dahulu di tabung evaporator, sehingga ketika terjadi adsorbsi, pusat

pendinginannya terdapat pada tabung evaporator saja. Maka pengambilan data

untuk variasi selanjutnya menggunakan kondisi awal kran penghubung

tertutup.

Gambar 4.9. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses

adsorbsi dengan variasi generator horizontal dan vertikal. Menggunakan 1 kg karbon aktif, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, volume metanol 100 ml, dan kondisi awal kran penghubung tertutup.

Variasi lain yang dilakukan adalah variasi bentuk tabung generator

yang dirangkaikan pada alat pendingin adsorbsi. Tabung generator yang

divariasikan adalah tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan tabung

generator vertikal kapasitas 16 kg. Setelah dilakukan proses adsorbsi dengan

12 13

0

5

10

15

20

25

30

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T (

oC

)

t (menit)

T Evap (generator horisontal) T Evap (generator vertikal)

32

kedua variasi ini dihasilkan temperatur pendinginan yang selisihnya hanya

sedikit sekali. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.9. Variasi tabung

generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan temperatur evaporator 13oC,

sedangkan generator horizontal kapasitas kapasitas 1 kg mencapai 12oC.

Namun, yang perlu diperhatikan adalah dengan menggunakan tabung

generator vertikal kapasitas 16 kg mampu mempertahankan suhu terendahnya

lebih lama daripada dengan menggunakan tabung generator horizontal. Hal ini

disebabkan karena variasi tabung generator vertikal kapasitas 16 kg

menghasilkan luas penampang karbon aktif yang lebih luas daripada variasi

tabung generator horizontal kapasitas 1 kg. Dengan luasnya penampang

karbon aktif ini maka debit uap metanol yang terserap oleh karbon aktif akan

lebih banyak, sehingga mampu mempertahankan proses pendinginan lebih

lama. Karena penggunaan tabung generator vertikal dapat membuat suhu

terendah lebih lama (stabil) dan selisih suhu terendahnya hanya 1oC, maka

pengambilan data untuk variasi selanjutnya menggunakan tabung generator

vertikal.

33

Gambar 4.10. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg. Menggunakan 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg, tabung evaporator vertikal kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung tertutup.

Pada penelitian ini variasi yang lain adalah variasi jumlah karbon

aktif yang digunakan sebagai adsorber dalam sistem alat pendingin adsorbsi.

Variasi yang dilakukan adalah menvariasikan jumlah karbon aktif sebanyak 1

kg dan 4 kg. Dan hasil penelitian dari dua variasi ini adalah jumlah karbon

aktif cukup berpengaruh terhadap temperatur terendah pendinginan oleh

evaporator. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.10. Semakin banyak

karbon aktif (adsorber) yang ada di alat pendingin adsorbsi maka semakin

tinggi debit uap metanol (refrijeran) yang terserap. Semakin tinggi debit uap

metanol yang terserap karbon aktif maka semakin banyak kalor dari sekitar

evaporator yang terserap. Semakin banyak kalor yang terserap maka

13

11

0

5

10

15

20

25

30

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T (

oC

)

t (min)

T Evap (1 Kg Karbon aktif) T Evap ( 4 Kg Karbon aktif)

34

1213 13

19

11

19

02468

101214161820

0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.97

T (

oC

)

COP

menyebabkan temperatur evaporator semakin rendah. Hal ini dibuktikan

dengan temperatur evaporator mencapai temperatur 11°C.

Gambar 4.11. Perbandingan temperatur evaporator dan COP dari semua variasi

Unjuk kerja alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif pada

penelitian ini dihitung menggunakan persamaan (1). Unjuk kerja tertinggi

yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 0,71 pada variasi jumlah metanol

100 ml. Perbandingannya dengan variasi lain dapat dilihat pada Gambar 4.11.

100ml metanol, generator horizontal, 1kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup



100ml metanol, generator horizontal, 1kg karbon aktif, Kondisi awal kran terbuka

100ml metanol, generator vertikal, 1 kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup

100ml metanol, generator vertikal, 4 kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup

35

Walaupun temperatur evaporator mencapai temperatur 11°C namun

temperatur ini masih dianggap tidak layak untuk menjadi alat pendingin.

Standarnya alat pendingin harus dapat mencapai temperatur pendinginan 0°-

5°C. Hal ini disebabkan karena jenis karbon aktif yang digunakan sebagai

adsorber memiliki daya serap terhadap metanol yang rendah. Jenis karbon

aktif yang digunakan adalah karbon aktif yang dibuat dari tempurung kelapa

dan berasal dari pasar lokal. Rupanya kualitas karbon aktif lokal tergolong

rendah dan belum bisa menyamai kualitas karbon aktif yang ada di luar

Indonesia.

Dari semua data adsorbsi yang telah berhasil didapat menunjukkan

bahwa proses pendinginan (adsorbsi) telah berlangsung. Hal ini ditunjukkan

dengan turunnya temperatur evaporator (Tevap) pada setiap variasi proses

adsorbsi.

Pendinginan intermitten dengan menggunakan siklus adsorbsi

berlangsung dalam beberapa proses yaitu:

a. Proses adsorbsi yaitu proses penyerapan metanol oleh adsorber (karbon

aktif). Saat proses adsorbsi berlangsung, kalor di sekitar evaporator akan

terserap. Proses penyerapan kalor ini akan menyebabkan temperatur

evaporator turun.

b. Proses desorbsi yaitu proses pelepasan uap metanol dari adsorber (karbon

aktif) saat generator dipanaskan.

36

c. Proses kondensasi yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap

metanol yang terdesorbsi menjadi metanol cair. Metanol cair yang

dihasilkan ditampung di evaporator.

Untuk proses desorbsi dan kondensasi akan dibahas pada sub bab 4.2

4.2 PROSES DESORBSI

Gambar 4.12. Bagan penelitian siklus pendingin adsorbsi.

Penelitian selanjutnya adalah siklus pendingin adsorbsi, dengan

tujuan untuk mengetahui apakah setelah proses desorbsi, proses adsorbsi

masih dapat berlangsung kembali sama dengan proses adsorbsi pertama kali.

Proses adsorbsi tahap pertama diakhiri sampai proses pendinginan tidak dapat

terjadi lagi. Oleh karena itu pengambilan datanya dapat berlangsung hingga

berkali-kali. Selanjutnya dilakukan proses desorbsi, yang diakhiri sampai

tekanan sistem sama atau melebihi tekanan awal proses adsorbsi. Selanjutnya

dilakukan proses adsorbsi tahap kedua, dimana hasilnya akan dibandingkan

Adsorbsi

tahap kedua Desorbsi

Adsorbsi

tahap pertama

dibandingkan

37

dengan proses adsorbsi tahap pertama. Hal ini ditunjukkan seperti pada

Gambar 4.14.

Berikut ini adalah data-data hasil pencatatan selama penelitian proses

siklus pendingin adsorbsi yang terdiri dari proses adsorbsi-desorbsi-adsorbsi.

Pada pengambilan data kali ini menggunakan tabung evaporator kapasitas 0,6

liter. Saat proses desorbsi, tabung generator direndam dalam panci besar yang

berisi air panas. Pemanasan didapatkan dengan menggunakan sebuah kompor

listrik 300W yang diletakkan dibawah panci besar dan dua buah water heater

1000W yang dicelup di permukaan air. Agar terjadi proses kondensasi maka

tabung evaporator direndam di ember besar yang berisi air biasa.

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. t

(menit) P

(bar) Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 0 -0.8 25 25 25 1 -0.98 24 11 25 2 -0.98 25 11 25 3 -0.98 25 12 25 4 -0.98 25 11 25 5 -0.98 25 12 25 6 -0.98 25 12 25 7 -0.98 26 11 26 8 -0.98 26 11 26 9 -0.98 26 11 26

10 -0.98 26 11 26 11 -0.98 26 11 26 12 -0.98 26 11 26 13 -0.98 26 11 26 14 -0.98 26 12 26

38

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 15 -0.98 26 11 26 16 -0.98 26 11 26 17 -0.98 26 12 26 18 -0.98 26 11 26 19 -0.98 26 12 26 20 -0.98 27 14 26 21 -0.98 27 12 27 22 -0.98 27 12 27 23 -0.98 27 12 27 24 -0.98 27 12 27 25 -0.98 27 12 27 26 -0.98 27 11 27 27 -0.98 27 11 27 28 -0.98 27 12 26 29 -0.98 27 11 27 30 -0.98 27 11 27 31 -0.98 27 11 27 32 -0.98 27 11 27 33 -0.98 27 11 27 34 -0.98 27 12 27 35 -0.98 27 11 27 36 -0.98 27 11 27 37 -0.98 27 11 27 38 -0.98 27 11 27 39 -0.98 27 11 27 40 -0.98 27 11 26 41 -0.98 27 11 26 42 -0.98 27 11 27 43 -0.98 27 11 27 44 -0.98 27 11 27 45 -0.98 27 11 27 46 -0.98 27 11 26 47 -0.98 27 11 26 48 -0.98 27 11 26

39

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 49 -0.98 27 11 26 50 -0.98 27 11 26 51 -0.98 27 11 27 52 -0.98 27 11 27 53 -0.98 27 11 27 54 -0.98 27 12 26 55 -0.98 27 11 26 56 -0.98 27 11 26 57 -0.98 27 11 26 58 -0.98 27 11 26 59 -0.98 27 11 26 60 -0.98 29 8 26 61 -0.98 29 6 26 62 -0.98 29 6 26 63 -0.98 27 10 26 64 -0.98 28 9 26 65 -0.98 28 9 26 66 -0.98 28 9 26 67 -0.98 28 9 26 68 -0.98 28 9 26 69 -0.98 28 10 26 70 -0.98 28 10 26 71 -0.98 27 11 27 72 -0.98 28 10 26 73 -0.98 28 10 26 74 -0.98 28 10 27 75 -0.98 28 11 26 76 -0.98 28 10 26 77 -0.98 28 10 26 78 -0.98 27 11 26 79 -0.98 28 11 27 80 -0.98 28 11 26 81 -0.98 28 11 26 82 -0.98 28 11 26

40

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 83 -0.98 28 11 26 84 -0.98 28 11 26 85 -0.98 28 11 26 86 -0.98 28 10 26 87 -0.98 28 10 26 88 -0.98 28 10 26 89 -0.98 28 10 26 90 -0.98 28 10 26

Catatan: • Pengambilan data dihentikan pada menit ke-90 karena

temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil. • Kran penghubung ditutup saat pengambilan data dihentikan. • Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. t

(menit) P

(bar) Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 0 -0.83 26 26 26 1 -0.98 26 16 25 2 -0.98 26 10 25 3 -0.98 26 8 26 4 -0.98 26 5 25 5 -0.98 26 6 25 6 -0.98 26 6 26 7 -0.98 26 6 25 8 -0.98 26 6 26 9 -0.98 26 6 25

10 -0.98 26 5 25 11 -0.98 26 5 25 12 -0.98 26 6 25

41

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 13 -0.98 26 5 25 14 -0.98 26 5 25 15 -0.98 26 6 26 16 -0.98 26 6 26 17 -0.98 26 6 26 18 -0.98 26 6 26 19 -0.98 26 6 26 20 -0.98 26 6 26 21 -0.98 26 6 26 22 -0.98 26 6 25 23 -0.98 26 6 25 24 -0.98 26 6 25 25 -0.98 26 6 25 26 -0.98 26 6 25 27 -0.98 26 6 25 28 -0.98 26 6 25 29 -0.98 26 6 26 30 -0.98 26 6 25 31 -0.98 26 6 25 32 -0.98 26 6 25 33 -0.98 26 6 25 34 -0.98 26 6 25 35 -0.98 26 8 25 36 -0.98 26 6 26 37 -0.98 26 8 26 38 -0.98 26 8 26 39 -0.98 26 8 26 40 -0.98 26 8 26 41 -0.98 26 8 26 42 -0.98 26 8 26 43 -0.98 26 8 26 44 -0.98 26 8 26 45 -0.98 26 8 26 46 -0.98 26 8 25

42


t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 47 -0.98 26 8 25 48 -0.98 26 8 25 49 -0.98 26 8 25 50 -0.98 26 8 25 51 -0.98 26 8 25 52 -0.98 26 8 25 53 -0.98 26 8 25 54 -0.98 27 8 25 55 -0.98 27 8 25 56 -0.98 27 8 25 57 -0.98 27 8 25 58 -0.98 27 8 25 59 -0.98 27 8 25 60 -0.98 27 9 25 61 -0.98 27 9 25 62 -0.98 27 8 25 63 -0.98 27 8 25 64 -0.98 27 9 25 65 -0.98 27 9 25 66 -0.98 27 9 25 67 -0.98 27 9 25 68 -0.98 27 9 26 69 -0.98 27 9 26 70 -0.98 27 9 26 71 -0.98 27 9 25 72 -0.98 27 8 25 73 -0.98 27 8 25 74 -0.98 27 8 25 75 -0.98 27 8 25 76 -0.98 27 8 25 77 -0.98 27 8 25 78 -0.98 27 8 25 79 -0.98 27 8 25 80 -0.98 27 8 25

43


t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 81 -0.98 27 8 25

82 -0.98 27 8 25

83 -0.98 27 8 25

84 -0.98 27 8 25

85 -0.98 27 8 25

86 -0.98 27 8 25

87 -0.98 27 8 25

88 -0.98 27 8 25

89 -0.98 27 9 25

90 -0.98 27 8 25

91 -0.98 27 8 25

92 -0.98 27 8 25

93 -0.98 27 8 25

94 -0.98 27 9 25

95 -0.98 27 9 25

96 -0.98 27 9 25

97 -0.98 27 9 25

98 -0.98 27 9 25

99 -0.98 27 9 25

100 -0.98 27 9 25

101 -0.98 27 10 25

102 -0.98 27 10 25

103 -0.98 27 10 25

104 -0.98 27 10 25

105 -0.98 27 11 25

106 -0.98 27 10 25

107 -0.98 27 11 25

108 -0.98 27 11 25

109 -0.98 27 11 25

110 -0.98 27 12 25

111 -0.98 27 13 25

112 -0.98 27 13 25

113 -0.98 27 13 25

114 -0.98 27 16 25

44


t (menit)

P (bar)

Tgen

(oC) Tevap (oC)

Tlingk

(oC) 115 -0.98 27 16 25

116 -0.98 27 17 25

117 -0.98 27 17 25

118 -0.98 27 18 25

119 -0.98 27 17 25

120 -0.98 27 17 25

Catatan: • Pengambilan data dihentikan pada menit ke-120 karena

temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil. • Kran penghubung langsung ditutup ketika pengambilan data

dihentikan. • Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

0 -0.95 25 25 25 1 -0.99 25 20 26 2 -0.99 25 20 26 3 -0.99 25 20 26 4 -0.99 25 20 26 5 -0.99 25 21 26 6 -0.99 25 21 26 7 -0.99 25 21 26 8 -0.99 25 22 26 9 -0.99 25 22 26

10 -0.99 25 22 26 11 -0.99 25 24 26 12 -0.99 26 24 26 13 -0.99 25 24 26

45

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

14 -0.99 25 24 26 15 -0.99 25 24 26 16 -0.99 26 24 26 17 -0.99 26 24 26 18 -0.99 26 24 26 19 -0.99 26 25 26 20 -0.99 26 25 26 21 -0.99 25 25 26 22 -0.99 25 25 26 23 -0.99 26 25 26 24 -0.99 26 25 26 25 -0.99 26 25 26 26 -0.99 26 25 26 27 -0.99 26 25 26 28 -0.99 26 25 26 29 -0.99 26 25 26 30 -0.99 26 25 26 31 -0.99 26 25 26 32 -0.99 26 26 26 33 -0.99 26 26 26 34 -0.99 26 26 26 35 -0.99 26 26 26 36 -0.99 26 26 26 37 -0.99 26 26 26 38 -0.99 26 26 26 39 -0.99 26 26 26 40 -0.99 26 26 26 41 -0.99 26 26 26 42 -0.99 26 26 26 43 -0.99 26 26 26 44 -0.99 26 26 26 45 -0.99 26 26 26 46 -0.99 26 26 26 47 -0.99 26 26 26 48 -0.99 26 26 27 49 -0.99 26 26 26

46

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup. (lanjutan)

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

50 -0.99 26 26 26 51 -0.99 26 26 26 52 -0.99 26 26 27 53 -0.99 26 26 26 54 -0.99 26 26 26 55 -0.99 26 26 26 56 -0.99 26 26 26 57 -0.99 26 26 26 58 -0.99 26 26 26 59 -0.99 26 26 26 60 -0.99 26 26 26

Catatan:

• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-60 karena temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.

• Kran penghubung langsung ditutup ketika pengambilan data dihentikan.

47

Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tair panas

(oC)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tair biasa

(oC)

0 -0.99 26 25 27 27 5 -0.98 32 26 19 27

10 -0.97 34 28 19 27 15 -0.96 38 37 28 27 20 -0.95 43 41 29 27 25 -0.94 51 48 32 27 30 -0.93 54 56 28 27 35 -0.92 60 59 27 27 40 -0.91 68 62 27 27 45 -0.9 84 67 27 27 50 -0.88 92 66 33 27 55 -0.85 94 75 27 27 60 -0.83 96 81 27 27 65 -0.8 94 88 29 27 70 -0.78 97 94 27 27 75 -0.76 98 96 27 27 80 -0.73 98 96 27 27 85 -0.71 98 96 27 27 90 -0.7 98 93 30 27 95 -0.69 98 94 28 27

100 -0.68 97 94 28 27 105 -0.67 97 96 27 27 110 -0.66 97 94 28 27 115 -0.65 97 89 36 27 120 -0.64 97 91 34 27

Catatan:

• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-120 karena tekanan sistem telah melebihi tekanan awal sistem dan waktunya sama dengan waktu terlama dari proses adsorbsi.


• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.

48

Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 liter, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal kran penghubung ditutup.

t

(menit)

P

(bar)

Tgen

(oC)

Tevap

(oC)

Tlingk

(oC)

0 -0.64 26 26 25 1 -0.99 26 22 25 2 -0.99 26 22 25 3 -0.99 26 24 25 4 -0.99 26 24 25 5 -0.99 26 24 25 6 -0.99 26 24 25 7 -0.99 26 24 25 8 -0.99 26 24 25 9 -0.99 26 25 25

10 -0.99 26 25 25 11 -0.99 27 26 26 12 -0.99 27 26 26 13 -0.99 27 26 26 14 -0.99 27 26 26 15 -0.99 27 26 26 16 -0.99 27 26 26 17 -0.99 27 27 27 18 -0.99 27 27 27 19 -0.99 27 27 27 20 -0.99 27 27 27 21 -0.99 27 27 27 22 -0.99 27 27 27 23 -0.99 27 27 27 24 -0.99 27 27 27 25 -0.99 27 27 27 26 -0.99 28 27 27 27 -0.99 28 27 27 28 -0.99 27 27 26 29 -0.99 27 27 27 30 -0.99 27 27 27

Catatan:

• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-30 karena temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.


49

Untuk mempermudah pembandingan dari tabel 4.7 sampai tabel 4.11,

dibuat grafik pada gambar 4.13 dan gambar 4.14.

Gambar 4.13. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.

Gambar 4.14. Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.

69

2124

0

5

10

15

20

25

30

35

40

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

T (

oC

)

t (menit)

Tevap adsorbsi I Tevap adsorbsi II Tevap adsorbsi III

Tevap desorbsi Tevap adsorbsi IV

-1-0.95-0.9

-0.85-0.8

-0.75-0.7

-0.65-0.6

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

P (b

ar)

t (menit)

P ads (I) P ads (II) P ads (III)P des P ads (IV)

50

Proses adsorbsi tahap pertama dilakukan sampai temperatur

evaporator sama dengan temperatur lingkungan. Proses adsorbsi tahap

pertama dapat dilakukan beberapa kali. Data yang termasuk proses adsorbsi

tahap pertama adalah proses adsorbsi pertama (I), kedua (II), dan ketiga (III).

Dari data proses adsorbbsi tahap pertama, dapat dikatakan proses

pendinginan berlangsung dengan baik. Temperatur evaporator terendah yang

dapat dicapai adalah 6oC, tercapai saat proses adsorbsi kedua (II). Proses

desorbsi juga berlangsung dengan baik, artinya tekanan sistem melebihi

tekanan sistem pertama kali saat proses adsorbsi terjadi. Proses desorbsi yang

dilakukan cukup hanya sekali saja karena telah memenuhi syarat. Proses

adsorbsi tahap kedua berlangsung dengan baik, artinya proses adsorbsi dapat

terjadi namun hasilnya lebih buruk jika dibandingkan dengan proses adsorbsi

tahap pertama. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.12. Pada data yang

termasuk proses adsorbsi tahap dua adalah proses adsorbsi keempat. Karena

buruknya hasil perbandingan maka dapat disimpulkan bahwa proses

pendinginan intermitten tidak dapat terjadi.

Kemungkinan penyebab proses pendinginan intermitten tidak dapat

terjadi adalah proses desorbsi yang tidak berlangsung sempurna. Maksudnya

adalah, pada saat proses desorbsi, uap methanol tidak bisa sepenuhnya keluar

dari karbon aktif. Baik stainless steel maupun karbon aktif bukanlah

konduktor panas yang baik, sehingga panas dari air yang mencapai lebih dari

90oC tidak sepenuhnya mencapai bagian-bagian dalam karbon aktif. Jadi,

ketika dilakukan adsorbsi lagi, kondisi karbon aktif masih jenuh sehingga

51

tidak mampu melakukan adsorbsi Naiknya tekanan pada proses desorbsi

seperti yang tampak pada gambar 4.13, kemungkinan disebabkan karena

proses ekspansi uap metanol, yang sebagian keluar tersebut, bukan karena

keluarnya uap secara keseluruhan dari karbon aktif.

52

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Dari penelitian tentang pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dapat

disimpulkan beberapa hal, yaitu:

1. Penelitian ini telah berhasil membuat sebuah model pendingin adsorbsi

metanol-karbon sederhana yang dapat bekerja tanpa energi listrik, dibuat

dengan teknologi lokal yang tersedia, dan menggunakan bahan-bahan

yang berasal dari pasar lokal.

2. Temperatur evaporator terendah mencapai 11oC dengan COPrata-rata 0.95.

Keadaan ini dicapai dengan menggunakan tabung generator vertikal

kapasitas 16 Kg (luas penampang absorber pada tabung generator vertikal

sekitar 490 cm2), tabung evaporator vertikal kapasitas 5.3 L, massa karbon

aktif 4 Kg, volume metanol 100 mL, dan kondisi awal kran penghubung

tertutup.

3. COPrata-rata tertinggi mencapai 0.97 dengan temperatur terendahnya 19oC.

Keadaan ini dicapai dengan menggunakan tabung generator horizontal

kapasitas 1 Kg (luas penampang absorber pada tabung generator

horizontal sekitar 225cm2) , tabung evaporator vertikal kapasitas 5.3 L,

massa karbon aktif 1 Kg, volume metanol 100 mL, dan kondisi awal kran

penghubung terbuka.

53

4. Karbon aktif lokal tidak cocok untuk menjadi adsorber pada pendingin

adsorbsi.

5.2 SARAN

Dari penelitian tentang pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

menggunakan evaporator vertikal 5,3 liter yang telah dilakukan, penulis dapat

memberikan beberapa saran, antara lain:

1. Dari hasil penelitian, dapat dilihat bahwa temperatur menjadi lebih rendah

ketika luas penampang karbon aktif yang menyerap metanol lebih besar,

jadi untuk penelitian lebih lanjut disarankan untuk membuat tabung

generator yang mampu menampung karbon aktif lebih banyak dan

menghasilkan luas penampang yang lebih besar.

2. Pada penelitian ini, karbon aktif yang digunakan berasal dari tempurung

kelapa, untuk penelitian lebih lanjut, disarankan untuk menggunakan

karbon aktif yang berasal dari bahan lain seperti batu bara, kayu, sabut

kelapa, dan lain-lain.

3. Penelitian pendingin adsorbsi ini menggunakan evaporator vertikal

kapasitas 5,3 L, untuk penelitian lebih lanjut, hasil penelitian ini dapat

dibandingkan dengan pendingin adsorbsi yang menggunakan evaporator

yang volumenya lebih kecil

54

DAFTAR PUSTAKA

Grenier, Ph. (1983), Experimental Result on a 12 m3 Solar Powered Cold Store Using the Intermittent Zeolite 13x-Water Cycle. Solar World Congress, Pergamon Press, pp. 353-358, 1984

Hinotani, K. (1983), Development of Solar Actuated Zeolite Refrigeration System. Solar World Congress, Vol.1, Pergamon Press, pp. 527-531.

Kreussler, S (1999), Experiments on Solar adsorption refrigeration Using Zeolite and Water. Laboratory for Solar Energy, university of Applied Sciences Germany.

Meunier A., Francis (2004), Experimental Performance Of An Advanced Solar-Powered Adsorptive Ice Maker. Proceedings of the 10th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering (Nov.29 – Dec.03, 2004), Rio de Janeiro, Brazil.

Pons, M. (1986), Design of solar powered solid adsorption ice-maker. ASME J. of Solar Engineering, 108, 332-337, 1986.

Ramos A., Miguel (2003), Evaluation Of A Zeolite-Water Solar Adsorption Refrigerator. ISES Solar World Congress (June, 14-19, 2003), Goteborg, Sweden

Zhu, Zepei. (1987), Testing of a Solar Powered Zeolite-Water Refrigerator. M. Eng. Thesis, AIT, Bangkok.

55

LAMPIRAN

[Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan

evaporator vertikal 5,3 liter dan generator vertikal kapasitas 16 Kg]

56

[Model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan

evaporator vertikal 5,3 liter dan generator horizontal kapasitas 1 Kg]

57

Documents

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF