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
72
Embed
PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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.
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 4.2 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.................................................................... 25
Gambar 4.3 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.................................................................... 25
Gambar 4.4 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.................................................................... 26
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
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
Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar
4.2, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 13oC.
Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur
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
Gambar 4.2. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.
Gambar 4.3. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg, tabung evaporator kapasitas 5,3 liter, dan kondisi awal kran penghubung ditutup.
-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)
Tgen Tevap T lingk P
-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)
Tgen Tevap T lingk P
26
Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar
4.3, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai hanya 19oC.
Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur
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.
Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar
4.4, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai hanya 19oC.
Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur
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)
Tgen Tevap T lingk P
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.
Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar
4.5, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 13oC.
Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 60 menit dengan temperatur
generator tertinggi 36oC dan tekanan sistem terakhir mencapai -0.93.
Pada pendingin adsorbsi dengan kondisi seperti penjelasan gambar
4.6, temperatur evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 11oC.
Temperatur evaporator mulai naik stabil setelah 30 menit dengan temperatur
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)
Tgen Tevap T lingk P
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)
Tgen Tevap T lingk P
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
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
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
200ml metanol, generator horizontal, 1kg karbon aktif, Kondisi awal kran tertutup
300ml 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
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)
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)
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)
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
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)
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)
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) 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
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) 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.
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)
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)
• 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.
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-120 karena tekanan sistem telah melebihi tekanan awal sistem dan waktunya sama dengan waktu terlama dari proses adsorbsi.
• Kran penghubung langsung ditutup ketika pengambilan data dihentikan.
• 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.
• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-30 karena temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.
• Kran penghubung langsung ditutup ketika pengambilan data dihentikan.
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]