studi eksperimental pendingin adsorbsi amonia

i

STUDI EKSPERIMENTAL PENDINGIN ADSORBSI AMONIA-

CaCl2 ENERGI SURYA MENGGUNAKAN PERBANDINGAN

AMONIA-CaCl2 0,2

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

EKO FEBRI DAMAR SASONGKONIM: 085214042

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2012

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

EXPERIMENTAL STUDY OF SOLAR ENERGY AMMONIA-

CaCl2 ADSORBTION REFRIGERATION USING 0,2

AMMONIA-CaCl2 RATIO

FINAL PROJECT

Presented as a partitial fulfilment of the requirement

as to obtain the Bachelor of Engineering degree

in Mechanical Engineering Study Program

By:

EKO FEBRI DAMAR SASONGKOStudent Number: 085214042

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2012


vii

ABSTRAK

Kebutuhan sistem pendingin pada masyarakat Indonesia saat ini semakinmeningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk mengawetkan makanan,hasil pertanian, obat-obatan dan sebagainya. Sistem pendingin pada umumnyamenggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik pada proses kerjanya. Namun didaerah terpencil hal ini sering menjadi kendala dalam pengadaannya, inidikarenakan belum seluruh daerah di Indonesia memiliki jaringan listrik. Makapendingin adsorbsi energi surya menggunakan amonia-CaCl2 menjadi suatugagasan yang dapat diterapkan di masyarakat luas. Tujuan penelitian ini adalahmembuat model pendingin adsorbsi amonia-CaCl2, serta meneliti unjuk kerjasistem pendingin dan temperatur pendinginan yang dapat dicapai.

Pendingin ini terdiri dari beberapa komponen, yaitu generator, kondensordan evaporator. Generator terbuat dari tabung pipa stainless steel dengan panjang2 meter dan berdiameter 10 cm, evaporator terbuat dari tabung pipa stainless steeldengan panjang 50 cm dan berdiameter 10 cm, kondensor terbuat dari pipastainless steel yang berbentuk spiral dengan diameter pipa sebesar 2,54 cm.Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah temperatur generator (T1),temperatur kondensor (T2), temperatur evaporator (T3), temperatur kotakpendingin (T4), tekanan generator (P1), tekanan evaporator (P2), intensitas energisurya (G) dan waktu (t). Alat yang digunakan untuk pengukuran temperaturdigunakan termokopel dan logger sebagai penampil data temperatur, sedangkanmanometer digunakan untuk mengukur tekanan di generator dan evaporator sertasolar meter yang digunakan untuk mengukur intensitas energi surya.

Hasil penelitian telah berhasil dibuat sebuah sistem pendingin adsorbsiamonia-CaCl2, temperatur terendah yang dicapai sebesar 12C dan COP terbaiksebesar 0,98.

Kata kunci: pendingin adsorbsi, refrijeran sintetik, energi surya, amonia, CaCl2.


viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur bagi-Mu Tuhan Yesus Yang Maha Kasih atas segala berkah

dan rahmat, sehingga laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik untuk program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis merasakan bahwa penelitian tugas akhir ini merupakan penelitian

yang tidak mudah, dituntut keterlibatan langsung dalam pengambilan data,

pemahaman terhadap sistem alat dan persamaan yang digunakan, serta

penanggulangan yang tepat terhadap permasalahan yang dihadapi.

Penelitian Tugas Akhir dengan judul “studi eksperimental pendingin adsorbsi

amonia-CaCl2 energi surya menggunakan perbandingan amonia-CaCl2 0,2”

dapat berjalan dengan baik karena adanya bantuan secara langsung maupun tidak

langsung dan kerjasama dari berbagai pihak. Menyadari hal itu, maka pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa. S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin

dan selaku Dosen Pembimbing Akademik

3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir

yang telah mendampingin dan memberikan bimbingan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.


x

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................... vi

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

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

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

DAFTAR TABEL ................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xiii

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

1.l Latar Belakang ................................................................... 1

1.2 Tujuan Penelitian ............................................................... 2

1.3 Manfaat Penelitian ............................................................ 3

1.4 Batasan Masalah ............................................................... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 5

2.1 Dasar Teori ........................................................................ 5


xi

2.1.1 Pengertian Adsorbsi............................................................ 10

2.1.2 Adsorber............................................................................. 11

2.1.3 Pengertian Absorbsi............................................................ 11

2.1.4 Absorber............................................................................. 12

2.1.5 Perbedaan Adsorbsi Dengan Absorbsi............................... 12

2.2 Refrijeran Dan Adsorber Yang Dipakai............................. 13

2.3 Reflektor............................................................................ 23

2.4 Penelitian Yang Pernah Dilakukan.................................... 28

BAB III. METODE PENELITIAN ...................................................... 31

3.1 Skema Alat ....................................................................... 31

3.2 Variabel Yang Diukur ...................................................... 32

3.3 Langkah Penelitian........................................................... 33

3.4 Peralatan Pendukung ........................................................ 35

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN …………………….........…. 37

4.1 Data Hasil Penelitian …………………………….....…... 37

4.2 Grafik dan Pembahasan .................................................... 41

BAB V. PENUTUP ................................................................................. 59

5.1 Kesimpulan ....................................................................... 59

5.2 Saran ................................................................................. 59


xii

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 61

LAMPIRAN ............................................................................................ 63

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data pertama proses desorbsi 5 Juli 2012............................ 37

Tabel4.2. Data pertama proses adsorbsi 6 Juli 2012............................ 38

Tabel 4.3. Data kedua proses desorbsi 6 Juli 2012............................... 38

Tabel 4.4. Data kedua proses adsorbsi 7 Juli 2012.. ............................ 39

Tabel 4.5. Data ketiga proses desorbsi 7 Juli 2012............................... 40

Tabel 4.6. Data ketiga proses adsorbsi 8 Juli 2012............................... 40


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Siklus pendinginan (absorbsi)…………………................ 5

Gambar 2.1.1 Skema diagram alir refrigeration carnot………………… 8

Gambar 2.2.1. Kalsiumklorida ………………..……………………….. 15

Gambar 2.2.2. Siklussistempendinginabsorbsikontinyuamonia-air….. 20

Gambar 2.3.1. Reflektor memantulkanenergimataharike generator....... 24

Gambar 2.3.2. Reflektor parabola silinder ………………........................ 24

Gambar 2.3.3. Kolektor plat datar konvensional........................................ 26

Gambar 2.3.4. Reflektor parabola piringan................................................ 27

Gambar 2.3.5. Kolektor tabung vakum...................................................... 28

Gambar 3.1. Skema alat pendingin adsorbsi .......................................... 31

Gambar 3.2. Titik-titik pengambilan data .............................................. 32

Gambar 4.2.1. Grafik tekanan dan intensitas radiasi terhadap waktu

data pertama………………………....………….…........... 43

Gambar. 4.2.2. Grafik tekanan dan intensitas radiasi terhadap waktu

data kedua ………………………………………………….. 44

Gambar. 4.2.3. Grafik tekanan dan intensitas radiasi terhadap waktu

data ketiga......................................................................... 46

Gambar. 4.2.4. Grafik tekanan terhadap waktu dari ketiga data............... 47

Gambar. 4.2.5. Grafik tekanan yang dicapai tiap data………………….. 48

Gambar. 4.2.6. Grafik temperatur evaporator (T3) terhadap waktu.......... 49


xiv

Gambar 4.2.7. Grafik temperatur evaporator (T3).................................... 50

Gambar 4.2.8. Grafiktemperaturkotakpendingin (T4)terhadapwaktu.. 53

Gambar 4.2.9. Grafik suhu terendah kotak pendingin (T4)....................... 53

Gambar 4.2.10. Grafik Perbandingan COP rata-rata................................... 55

Gambar 4.2.11. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas radiasi (Nopi,

2012)………………...……………………………...……. 56

Gambar 4.2.12.Grafik proses pendinginan evaporator (Nopi, 2012)…..... 58


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Kebutuhan sistem pendingin untuk pengawetan, penyimpanan obat

dan bahan makanan dirasakan semakin meningkat, baik di Negara-negara

berkembang maupun daerah pedesaan atau daerah terpencil. Sistem pendingin

yang ada saat ini kebanyakan menggunakan energi listrik dalam proses

kerjanya, selain menggunakan energi listrik, sistem pendingin yang dijual di

pasaran ini juga pada umumnya menggunakan refrijeran sintetik seperti : R-

11, R-12, R-22, R-134a dan R-502. Refrijeran sintetik ini pada umumnya

mempunyai dampak negatif pada lingkungan seperti merusak lapisan ozon

dan menimbulkan pemanasan global. Permasalahan lainnya adalah belum

semua daerah terutama daerah terpencil memiliki sumber atau jaringan listrik,

sehingga sistem pendingin yang menggunakan energi listrik belum bisa

diterapkan di daerah terpencil tersebut.

Sistem pendingin adsorbsi bisa menjadi salah satu alternatif sistem

pendingin tanpa menggunakan energi listrik. Sistem pendingin adsorbsi hanya

memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Energi panas yang dihasilkan

dapat dihasilkan dari pembakaran kayu arang, bahan bakar minyak dan energi


2

alam seperti panas bumi dan energi surya. Indonesia sendiri memiliki

intensitas energi surya yang cukup besar, yaitu sebesar 4,8 kWh/m2

perharinya, sehingga energi surya dapat dijadikan sebagai sumber panas

dalam sistem pendingin adsorbsi.

Pada dasarnya penelitian ini bertujuan untuk menjajagi kemungkinan

penerapan sistem pendingin adsorbsi amonia-kalsium klorida (CaCl2) dengan

memanfaatkan energi surya sebagai sumber pemanas untuk memenuhi

kebutuhan sistem pendingin di masyarakat terutama di daerah yang belum

terdapat jaringan listrik. Dapat tidaknya sistem pendinginan diterapkan pada

masyarakat ditentukan oleh beberapa hal. Hal pertama adalah bagaimana

unjuk kerja yang dapat dihasilkan oleh sistem pendingin tersebut. Unjuk kerja

suatu sistem pendingin dapat dilihat dari temperatur terendah yang dapat

dicapai dan koefisien unjuk kerja (COP) yang dapat dihasilkan.

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai :

1. Membuat sistem pendingin adsorbsi amonia-CaCl2.

2. Meneliti temperatur pendinginan yang dapat dihasilkan oleh sistem

pendingin adsorbsi amonia-CaCl2.

3. Meneliti COP atau unjuk kerja sistem pendingin adsorpsi.


3

1.4 Manfaat

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

1. Menambah kepustakaan teknologi pendingin adsorbsi energi surya.

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi pendingin adsorbsi tenaga surya yang

dapat diterima di dunia industri pada khususnya dan pada masyarakat luas

pada umumnya, sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan serta

mengurangi penggunaan listrik dan minyak bumi.

1.4 Batasan Masalah

Sistem pendingin yang dijual dipasaran pada umumnya menggunakan

energi listrik dalam proses kerjanya dan menggunakan refrijeran sintetik,

seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Pada penelitian ini akan dibuat

model sistem pendingin energi surya dengan menggunakan refrigeran berupa

amonia dan adosrber berupa CaCl2. Sistem pendingin dengan memanfaatkan

energi surya ini diharapkan memberikan unjuk kerja yang baik. Perhitungan

perbandingan amonia-CaCl2 di dapatkan dari perhitungan perbandingan massa

dari kedua bahan yang digunakan. Kadar amonia yang bercampur dengan air

pada penelitian ini mempunyai perbandingan massa 70% air dan 30% amonia

murni dan yang dipakai hanyalah amonia murninya saja, sehingga dapat kita

hitung berapa besarnya massa amonia yang ada di dalam campuran tersebut.


4

Pada penelitian ini digunakan amonia-air sebanyak 3,8 liter, untuk

mendapatkan amonia murni yang digunakan sebagai refrijeran maka

dilakukan proses penyulingan, yaitu proses pemisahan amonia yang

bercampur dengan air, setelah proses penyulingan amonia-air sebanyak 3,8

liter didapatkan amonia murni sebesar 1,14 kg, amonia sebanyak 1,14 kg ini

didapatkan dari perhitungan dari kadar amonia murni yaitu 30% dikali dengan

banyaknya amonia-air yang dipakai yaitu sebanyak 3,8 liter, untuk 1 liter

amonia-air sama dengan 1 kg amonia-air ini dikarenakan massa jenis amonia

besarnya hampir sama dengan air. CaCl2 yang dipakai sebagai adsorber

sebanyak 6 kg, maka dapat kita hitung perbandingan amonia-CaCl2 yang

digunakan pada penelitian ini, yaitu 1,14 kg:6 kg didapatkan hasil

perbandingan 0,2.

Pada penelitian sistem adsorbsi ini, alat yang digunakan sebagai

penampil temperatur termokopel (logger) tidak bisa mencatat tiap detik

perubahan energi surya yang datang, pencatatan data dilakukan tiap 15 menit

selama proses desorbsi dan 5 menit saat proses adsorbsi. Selain itu logger

yang dipakai hanya bisa menampilkan temperatur terendah yakni -5 C.

Pengambilan dilakukan selama tiga hari berturut-turut, yaitu pada tanggal 5, 6

dan 7 juli 2012. Tempat pengambilan data dilakukan di kampus III

Universitas Sanata Dharma, Sleman Yogyakarta.


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Pendingin adsorbsi maupun absorbsi pada umumnya terdiri dari 3

(tiga) komponen utama yaitu : (1) generator, (2) kondensor, (3) evaporator.

Gambar 2.1. Siklus pendinginan (absorbsi)

siklus pendingin adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan)

refrijeran (amonia) ke dalam adsorber (CaCl2) dan proses desorbsi, yaitu

proses pelepasan refrijeran (amonia) dari adsorber. Proses ini dapat dilihat

pada Gambar 2.1. Proses desorbsi dan adsorbsi terjadi pada generator. Pada

proses desorbsi generator memerlukan energi panas untuk dapat menguapkan

keran


6

amonia. Energi panas dapat berasal dari pembakaran kayu, batubara, minyak

bumi, gas alam, panas bumi, biogas, dan sebagainya. Pada penelitian ini

digunakan energi panas yang berasal dari energi surya, hal ini dilakukan agar

dapat meminimalisir penggunaan minyak bumi dan listrik.

Proses yang terjadi jika menggunakan refrijeran amonia adalah

sebagai berikut : energi panas menaikkan temperatur campuran amonia-

CaCl2 yang ada di dalam generator. Pada temperatur dan tekanan tertentu

amonia akan menguap dan terpisah dari CaCl2 proses ini disebut proses

desorbsi. Amonia ini mengalir dari generator menuju evaporator melalui

kondensor. Di dalam kondensor amonia mengalami pendinginan dan

mengembun. Cairan amonia hasil pengembunan akan mengalir ke dalam

evaporator dan mengalami ekspansi sehingga tekanannya turun. Karena

tekanan amonia di dalam evaporator turun maka temperatur juga akan turun

sampai temperatur tertentu (sekitar 5 OC sampai10 OC). Evaporator umumnya

diletakkan di dalam kotak pendingin. Di dalam kotak pendingin tersebut

diletakkan bahan-bahan yang akan didinginkan. Karena mendinginkan bahan

maka amonia dalam evaporator akan menguap dan mengalir kembali ke

dalam generator. Di dalam generator amonia tersebut diserap oleh CaCl2,

proses ini disebut adsorbsi. Siklus tersebut akan berlangsung terus selama ada

sumber panas. Selama proses desorbsi maka pendinginan di dalam evaporator

tidak dapat terjadi karena seluruh amonia berada di dalam generator, oleh


7

karena proses pendinginan tidak berlangsung secara kontinyu maka

pendinginannya dikatakan berlangsung secara intermitten. Agar proses

pendinginan bahan dapat berlangsung secara kontinyu maka harus terdapat

dua alat pendingin, jika satu alat digunakan untuk mendinginkan bahan

makanan atau obat (proses adsorbsi) maka pada alat yang lain dilakukan

pemanasan (proses desorbsi).

Unjuk kerja pendingin adsorbsi umumnya dinyatakan dengan

koefisien prestasi adsorbsi (COPAdorbsi) dan dapat dihitung dengan persamaan

(Arismunandar, 1995) :

COPAdsorbsi = (1)

Kerja pendinginan dapat dihitung dengan persamaan (Arismunandar, 1995) :

Kerja pendinginan = ∆(m.hfg)evaporator (2)

Kerja pemanasan pada generator dapat dihitung dengan persamaan

(Arismunandar, 1995) :

Kerja pemanasan = . ( )∆ + ( . ℎ ) (3)

Pada penelitian ini, analisa digunakan pendekatan siklus pendingin

carnot, ini dikarenakan untuk perhitungan kerja pemanasan pada temperatur

refrijeran dan adsorber pada generator tidak bisa dilakukan, karena tidak


8

memungkinkannya peletakkan termokopel di dalam generator untuk

mengukur temperatur pada amonia dan CaCl2, berikut penjelasan siklus

pendingin carnot:

Karena proses melingkar carnot adalah proses reversible, maka proses

dapat dibalik. Proses yang dibalik ini disebut refrigerator carnot. Jadi

refrigerator carnot bekerja dengan kebalikan dari mesin carnot.

Refrigerator carnot menerima kerja luar W dan menyerap panas Q1

dari reservoir dingin (heat sink) temperatur T1 serta memberikan panas Q2 ke

reservoir panas temperatur T2. Skema diagram alir refrigerator carnot, pada

gambar :

Gambar 2.1.1. Skema diagram alir refrigeration carnot


9

Jadi dapat dibuat hubungan :

Q1 = Q2 – W (4)

W = Q2 – Q1 (5)

koefisien performance,

COP = (6)

= (7)

= (8)

=.. (9)

= (10)

Sehingga dapat digunakan persamaan (1), yaitu :

COPAdsorbsi =

Energi surya yang digunakan untuk menaikkan temperatur sejumlah

massa pada generator adalah sebesar intensitas energi surya yang diterima

oleh kolektor berbanding dengan luasan permukaan kolektornya:


10

Energi surya = G . A (11)

Sehingga untuk mengetahui efisiensi kolektor (Kolektor) dapat

diketahui dengan membandingkan kerja pemanasan untuk menaikkan

temperatur sejumlah massa pada generator berbanding terbalik dengan energi

radiasi surya yang diterima oleh generator melalui kolektor:

ηkolektor = (12)

Keterangan:

m : massa (tabung, amonia dan CaCl2) yang dipanasi (kg)

CP : panas jenis (tabung, amonia dan CaCl2) (J/(kg.K)

T1 : temperatur awal (oC)

T2 : temperatur akhir (oC)

∆t : lama waktu pemanasan (detik)

G : intensitas energi surya (W/m2)

A : luas permukaan kolektor (m2)

Δs : perububahan entropi (J/K)

hfg : entalpi penguapan amonia (J/kg)

2.1.1 Pengertian Adsorbsi

Salah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi

adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas)

terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis)


11

pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida

terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan. Adsorpsi secara

umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada

dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu

ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya. Definisi lain

menyatakan adsorpsi sebagai suatu peristiwa penyerapan pada lapisan

permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada

bahan pengadsorpsi atau adsorber.

2.1.2 Adsorber

Adsorber ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik

cairan maupun gas) pada proses adsorbsi. Umumnya adsorber bersifat

spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorber pada

proses adsorbsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan

diadsorbsi. Adsorber yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat

dalam larutan adalah arang. Karbon aktif yang merupakan contoh dari

adsorbsi, yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau

kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang terbatas.

2.1.3 Pengertian Absorbsi

Absorbsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas

dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorber cair yang


12

diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan

hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorbsi fisik) atau selain gaya tersebut juga

oleh ikatan kimia (pada absorbsi kimia).

2.1.4 Absorber

Absorber adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan

diabsorbsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi

kimia. Absorber sering juga disebut sebagai cairan pencuci. Persyaratan

absorber :

1. Memiliki daya melarutkan bahan yang akan diabsorbsi

2. Selektif

3. Tidak korosif.

4. Mempunyai viskositas yang rendah

5. Murah

Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai absorber adalah air

(untuk gas-gas yang dapat larut, atau untuk pemisahan partikel debu dan

tetesan cairan).

2.1.5 Perbedaan Adsorbsi Dengan Absorbsi

Adsorbsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan

maupun gas, terikat kepada suatu padatan atau cairan (zat penyerap, adsorber)


13

dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau film (zat terserap, refrijeran)

pada permukaannya. Berbeda dengan absorbsi yang merupakan penyerapan

fluida oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan. Proses ini berbeda

dengan adsorbsi karena pengikatan molekul dilakukan melalui volume dan

bukan permukaan.

Secara garis besar perbedaan dari adsorbsi dengan absorbsi ini berada

pada jenis dan bentuk penyerap refrijeran yang digunakan sebagai bahan

untuk menyerap refrijeran yang dipakai Untuk adsorbsi, adsorber yang

dipakai biasanya berbentuk padat, seperti arang, butiran CaCl2 dan

sebagainya. Sedangkan untuk absorbsi, absorber yang dipakai berbentuk cair,

oleh karena itu banyak sistem pendingin yang absorbsi yang menggunakan air

sebagai absorbernya.

2.2 Refrijeran Dan Adsorber Yang Dipakai

Refrijeran yang dipakai pada pendingin adsorbsi energi surya ini

adalah amonia, sedangkan adsorber yang dipakai adalah kalsium klorida

(CaCl2). Adapun penjelasan tentang kalsium klorida (adsorber) yang

digunakan adalah sebagai berikut :


14

a. Kalsium klorida (Adsorber)

Kalsium klorida (CaCl2), merupakan salah satu jenis garam yang

terdiri dari unsur kalsium (Ca) dan klorin (Cl). Garam ini berwarna putih

dan mudah larut dalam air. Kalsium klorida tidak berbau, tidak berwarna,

dan tidak mudah terbakar. Kalsium klorida termasuk dalam tipe ion

halida, dan padat pada suhu kamar. Karena sifat higroskopisnya, kalsium

klorida harus disimpan dalam kontainer kedap udara rapat tertutup.

b. Kegunaan Kalsium Klorida

Kalsium klorida mempunyai banyak kegunaan, antara lain sebagai

berikut:

1. Sebagai zat pengering (Dessicant)

Karena sifat higroskopisnya, kalsium klorida sering digunakan

dalam pengering tabung untuk menghilangkan uap air. hal ini

digunakan untuk mengeringkan rumput laut, yang kemudian

digunakan untuk menghasilkan abu soda. Kalsium klorida telah

disetujui oleh FDA (Food And Drug Administrator) sebagai bahan

kemasan untuk memastikan kekeringan. Zat ini juga dapat digunakan

untuk mengikat partikel debu dan menjaga kelembaban pada

permukaan jalan beraspal.

2. Sebagai zat pencair es (De-icing)

Dengan menekan titik beku, kalsium klorida digunakan untuk

mencegah terbentuknya es dan untuk mencairkan es pada permukaan


15

jalan. Tidak seperti natrium klorida yang lebih umum digunakan,

kalsium klorida relatif tidak berbahaya untuk tanaman dan tanah.

Pemakaian kalsium klorida juga lebih efektif pada suhu yang lebih

rendah daripada natrium klorida.

3. Sebagai sumber ion kalsium

Kalsium klorida umumnya ditambahkan untuk meningkatkan

jumlah kalsium terlarut dalam air kolam renang. Hal ini dapat

mengurangi erosi beton di kolam renang.

4. Sebagai zat aditif dalam industri makanan

Kalsium klorida telah terdaftar sebagai zat aditif dalam

makanan. Rata-rata konsumsi kalsium klorida sebagai bahan tambahan

pangan adalah sekitar 160-345mg/hari untuk individu. Kalsium klorida

juga digunakan sebagai zat pengawet dalam sayuran kalengan, dalam

pemrosesan dadih kacang kedelai menjadi tahu dan dalam

memproduksi pengganti kaviar dari jus sayuran atau buah.

5. Kalsium klorida dapat digunakan sebagai zat aditif dalam pemrosesan

plastik, pipa dan semen.

Kemampuan kalsium klorida untuk menyerap banyak cairan

merupakan salah satu kualitas yang membuatnya begitu serbaguna. Hal inilah

juga yang menjadi alasan penggunaan kalsium klorida sebagai adsorber alat

pendingin yang diteliti.


16

Kalsium klorida yang digunakan berbentuk serpih, bentuk ini dipilih

karena yang berbentuk serpih memiliki kandungan air yang lebih banyak dan

kurang kalsium, sehingga penyerapan amonia oleh kalsium klorida berbentuk

serpih dapat lebih maksimal dibandingkan dengan bentuk pellet dan bubuk.

Gambar 2.2.1. Kalsium klorida

c. Proses Pembuatan Kalsium Klorida

kalsium klorida (CaCl2) diproduksi secara komersial dengan

berbagai proses, antara lain :

1. Proses pemurnian dari air garam alami

Proses pemurnian ini merupakan proses yang paling sederhana

dalam pembuatan kalsium klorida, tetapi kemurnian kalsium klorida

dari proses ini sangatlah rendah, yaitu di bawah 10%. Air garam alami

dalam hal ini air laut, mengandung kalsium, magnesium, natrium,

klorida, bromida dan ion lainnya. Dalam proses yang lebih tua,

elektrolisis digunakan untuk menghilangkan bromida. Pada zaman


17

sekarang, larutan garam ini ditambahi dengan gas klorin untuk

mengoksidasi bromida ke bromin. Bromin tersebut kemudian ditiup

keluar dari larutan dengan udara dan dikumpulkan sebagai bromin

bebas atau sebagai bromida. Gas klorin, digunakan dalam proses

pemurnian, tapi terbuang dengan pemanasan air garam sebelum

kalsium klorida terisolasi. Pada kondisi ini, kalsium klorida dari air

garam alam tidak berubah secara kimia. Larutan tersebut kemudian

ditambahi dengan kalsium oksida untuk membuat larutan garam

tersebut bersifat alkali. Kalsium oksida yang ditambahkan diperoleh

dari bahan batu kapur (CaCO3) melalui proses pemanasan secara

kalsinasi. Ketika kapur ditambahkan ke larutan air garam, magnesium

hidroksida yang tidak larut akan mengendap dan tersaring. Beberapa

batu kapur yang ditambahkan tetap berada dalam air garam sebanyak

0,2% dan terisolasi dengan produk kalsium klorida akhir. Larutan air

garam kemudian dipekatkan lebih lanjut melalui evaporasi. Karena

natrium klorida kurang larut dibandingkan kalsium klorida, natrium

klorida akan mengendap dan kemudian disaring. Kalsium klorida tidak

terpengaruh pada langkah ini. Larutan kalsium klorida yang tersisa

akan dipekatkan dan dikeringkan.

2. Proses solvay

Metode yang paling umum untuk menghasilkan kalsium

klorida "sintetik" adalah proses Solvay. Bahan baku dasar yang


18

digunakan adalah batu kapur dan larutan garam (natrium klorida)

dengan katalis amoniak. Natrium karbonat (Na2CO3), juga dikenal

dengan nama soda abu dapat diproduksi dengan proses Solvay. Soda

abu ini dapat digunakan dalam pemrosesan gelas, sabun, detergen,

pulp dan kertas. Proses ini melibatkan banyak reaksi dan konsentrasi

kalsium klorida yang dihasilkan dari proses ini juga rendah, yaitu

sekitar 10-15%.

3. Proses pembuatan dari batu kapur dan asam klorida

Proses ini merupakan proses pembuatan kalsium klorida yang

paling umum digunakan di seluruh dunia, disebabkan karena bahan

baku yang tersedia banyak dan murah. Batu kapur dapat direaksikan

dengan larutan asam klorida menghasilkan kalsium klorida,

magnesium klorida, karbon dioksida dan air. Asam klorida dicampur

dengan batu kapur di dalam reaktor pada temperatur ruang sekitar 32

oC dan tekanan 1 atm. Adapun konsentrasi asam klorida yang

digunakan adalah maksimum 37%, dan konsentrasi CaCl2 dalam

larutan yang dihasilkan adalah sekitar 36%. Semakin tinggi

konsentrasi asam klorida yang digunakan, maka semakin tinggi

konsentrasi produk kalsium klorida yang dihasilkan. Dalam proses ini,

senyawa magnesium hidroksida juga dihasilkan sebagai produk

samping dengan penambahan larutan alkali. Proses penguapan lebih

lanjut juga diperlukan untuk menghilangkan kadar air dalam kalsium


19

klorida sehingga kalsium klorida yang dihasilkan lebih murni.

Kemudian proses pengeringan dibutuhkan untuk menghasilkan produk

kalsium klorida dalam bentuk serbuk.

Selain menggunakan amonia-CaCl2, masih banyak pasangan refrijeran

lain yang dapat digunakan pada sistem pendingin adsorbsi maupun absorbsi,

antara lain :

1. Air-Litium bromida

Sistem air-litium bromida banyak digunakan untuk pengkondisian

udara dimana suhu evaporasi berada di atas 0 ºC. Litium Bromida (LiBr)

adalah suatu kristal garam padat yang dapat menyerap uap air, itulah

sebabnya Litium bromida dapat digunakan sebagai adsorber pada sistem

pendingin adsorbsi

2. Amonia-Air

Sistem amonia-air digunakan secara luas untuk mesin pendingin

berskala kecil (perumahan) maupun industri, yang mana suhu evaporasi

yang dibutuhkan mendekati atau di bawah 0 ºC. Sistem amonia-air

mempunyai hampir seluruh kriteria yang diperlukan di atas, kecuali bahwa

zat-zat tersebut dapat bersifat korosif terhadap tembaga dan logam

campuran, serta sifat amonia yang sedikit beracun sehingga membatasi

penggunaannya untuk pengkondisian udara. Kelemahan sistem amonia-air

yang paling utama adalah air yang juga mudah menguap sehingga amonia

yang berfungsi sebagai refrigeran masih mengandung uap air pada saat


20

keluar dari generator dan masuk ke evaporator melalui kondensor.

Keadaan ini dapat menyebabkan uap air meninggalkan panas di

evaporator dan meningkatkan suhunya sehingga dapat menurunkan efek

pendinginan. Untuk menghindari hal itu, mesin pendingin absorbsi dengan

sistem amonia-air umumnya dilengkapi dengan rectifier dan analyze,

seperti ditunjukkan Gambar 2.2.2.

Gambar 2.2.2. Siklus sistem pendingin absorbsi kontinyu amonia-air

Amonia yang masih mengandung uap air dari generator melalui

rectifier, suatu mekanisme yang bekerja seperti kondensor akibat adanya

arus balik uap air dari analyzer. Di sini, uap air yangmempunyai suhu

jenuh yang lebih tinggi diembunkan dan dikembalikan ke generator.

Selanjutnya amonia dan sejumlah kecil uap air diteruskan ke analyzer,

dimana uap air dan sebagian kecil amonia diembunkan dan dikembalikan

ke generator melalui rectifier, sedangkan amonia diteruskan ke kondensor.


21

Analyzer pada prinsipnya adalah suatu kolom distilasi, yang umumnya

menggunakan air pendingin dari kondensor sebagai media pendingin.

3. Zeolit-Air

Zeolit memiliki beberapa sifat, berikut adalah sifatnya sebagai

adsorbsi : Pada keadaan normal, ruang hampa dalam kristal zeolit terisi

oleh molekul air bebas yang berada disekitar kation. Bila Kristal zeolit

dipanaskan pada suhu sekitar 300-400 C air tersebut akan keluar

sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan.

Dehidrasi menyebabkan zeolit mempunyai struktur pori yang sangat

terbuka, dan mempunyai luas permukaan internal yang luas sehingga

mampu mengadsorbsi sejumlah besar subtansi selain air dan mampu

memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan kepolarannya.

Karena sifatnya yang mampu mengadsorbsi uap dan gas maka zeolit biasa

digunakan sebagai adsorber sistem pendingin adsorbsi.

Kalsium klorida (CaCl2) merupakan adsorber yang dipakai pada

sistem pendingin pada penelitian ini, sedangkan refrijeran yang dipakai

adalah amonia. Berikut ini ada beberapa contoh sifat dan kegunaan

amonia pada umumnya, sebagai berikut :

d. Amonia (refrijeran)

Amonia (NH3), adalah gas beracun dan tak bewarna dengan bau

mengiritasi yang khas. Walaupun gas ini digunakan dalam banyak kasus


22

sebagai larutan amonia dalam air, yakni dengan dilarutkan dalam air,

amonia cair juga digunakan sebagai pelarut non-air untuk reaksi

khusus. Amonia juga digunakan sebagai refrigeran (di lemari pendingin),

selain itu dalam pembuatan polimer dan bahan letupan.

e. Sifat-sifat Amonia

Selain memiliki bau khas yang menyengat, ada beberapa sifat lain

dari amonia, yaitu:

1. Titik beku -77,74 C dan titik didih -33,5 C.

2. Pada suhu dan tekanan biasa bersifat gas dan tidak berwarna,

beratnya lebih ringan dari udara dan baunya menyengat.

3. Amonia memiliki sifat basa, larutan amonia yang pekat

mengandung 28%-29% amonia pada suhu 25 C.

4. Amonia bersifat korosif pada tembaga dan timah

5. Amoniak berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan, karena dapat

menimbulkan iritasi terhadap saluran pernapasan, hidung,

tenggorokan mata dan paru-paru serta dapat menimbulkan

pencemaran lingkungan.

f. Manfaat Dan Kegunaan Amonia

Amonia umum digunakan sebagai bahan pembuat obat-obatan,

amonia yang dilarutkan dalam air dapat digunakan untuk membersihkan

berbagai perkakas rumah tangga, zat ini juga digunakan sebagai campuran


23

pembuat pupuk untuk menyediakan unsur nitrogen bagi tanaman, Amonia

juga dapat digunakan sebagai refrijeran dalam sistem pendingin. Namun

dalam penggunannya, diperlukan kehati-hatian karena konsentrasi tinggi

amonia bisa sangat berbahaya bila terhirup, tertelan, atau tersentuh.

2.3 Reflektor

Refektor surya yang digunakan adalah reflektor parabola silinder,

adapun fungsi dari reflektor ini adalah memanfaatkan energi surya sebagai

sumber energi utama. Ketika cahaya matahari menimpa reflektor, sebagian

cahaya akan dipantulkan ke generator dan proses desorbsipun akan

berlangsung. Jenis reflektor yang digunakan merupakan jenis Concentrating

Collector, jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas

pada temperatur antara 100°–400 °C. reflektor surya jenis ini mampu

memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu penerima, dalam hal

ini merupakan generator, sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas

yang diserap oleh adsorber. Spesifikasi jenis ini dapat dikenali dari adanya

komponen reflektor yang terbuat dari material dengan reflektifitas yang

tinggi. reflektor surya dapat didefinisikan sebagai sistem perpindahan panas

yang menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi surya sebagai

sumber energi utama, ketika radiasi surya menimpa alluminium foil pada


24

reflektor, maka akan di fokuskan ke sebuah titik, dalam hal ini adalah tabung

generator.

Gambar 2.3.1. Reflektor memantulkan energi surya ke generator

Gambar 2.3.2. Reflektor parabola silinder


25

Agar energi surya selalu dapat difokuskan terhadap generator, maka

reflektor harus dirotasi agar titik focus pantulan tetap dapat selalu terfokus

pada generator.

Salah satu keuntungan penggunaan reflektor parabola silinder line

focus ini adalah penggunaannya relatif lebih mudah, ini dikarenakan reflektor

yang dipakai tidak harus selalu mengikuti pergerakan matahari dalam setiap

jamnya. Berbeda dengan jenis reflektor parabola piringan yang harus selalu

mengikuti pergerakan matahari, pergerakan ini dimaksudkan agar pantulan

energi surya yang telah diterima reflektor dapat tetap terfokus pada alat

yang dipanaskan.

Selain reflektor parabola silinder, masih banyak reflektor ataupun

kolektor yang dapat diaplikasikan pada sistem pendingin ini, antara lain :

1. Kolektor plat datar konvensional

Kolektor surya plat datar bisa memanfaatkan paparan radiasi surya

melalui sorotan langsung dan juga sebaran, tidak memerlukan tracking surya

atau perubahan posisi mengikuti surya dan juga karena desainnya yang

sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan,

kolektor ini dapat menghasilkan suhu antara 70-80 oC.


26

Gambar 2.3.3 kolektor plat datar konvensional

2. Reflektor parabola piringan

Sebuah reflektor parabola (piring atau cermin) adalah perangkat

reflektif digunakan untuk mengumpulkan atau memproyeksikan energi,

seperti cahaya, suara atau gelombang radio. Bentuknya seperti parabola yang

melingkar, yaitu permukaan yang dihasilkan oleh parabola berputar di sekitar

porosnya.

Reflektor jenis ini memiliki rasio keonsentrasi lebih tinggi dari

parabolik surya, reflektor jenis ini selalu mengarah lurus ke matahari dan

memusatkan energi surya pada titik fokus piring. Kelemahan jenis reflektor

ini adalah peergerakannya yang harus selalu mengikuti matahari, sehingga

diperlukan alat yang dapat melacak pergerakan matahari atau pergerakan

secara manual.

26







porosnya.






secara manual.

26







porosnya.






secara manual.


27

Gambar 2.3.4. Reflektor parabola piringan

3. Kolektor tabung vakum (evacuated tube collector)

Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih

tinggi, keistimewaannya terletak pada efisiensi transfer panasnya yang

tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. Hal ini

dikarenakan fluida yang terjebak diantara absorber dan penutupnya

dikondisikan dalam keadaan vakum, sehingga mampu meminimalisasi

kehilangan panas yang terjadi secara konveksi dari permukaan luar absorber

menuju lingkungan.


28

Gambar 2.3.5. kolektor tabung vakum.

2.4 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian sistem pendingin absorbsi menggunakan refrijeran amonia

air dengan penggerak panas bumi (Ayala, 1994) yang menghasilkan

temperatur pemanasan 90 C-145 C di Meksiko untuk pendingin hasil

pertanian menghasilkan kapasitas pendinginan sebesar 10,5kW. Modifikasi

sistem ini dengan menggunakan refrijeran amonia-litium nitrat menghasilkan

temperatur pendinginan 0 C-10 C. penelitian untuk mengetahui unjuk kerja

pendingin absorbsi kecil dengan pasangan refrijeran (i) air-litium klorida dan

(ii) air-litium klorida/litium klorida (dengan perbandingan berat 1:1). Hasil

penelitian tersebut menunjukkan untuk temperatur evaporator yang sama

refrijeran air-Libr/LiCl memerlukan temperatur pemanasan yang lebih kecil.


29

Penelitian pendingin absorbsi menggunakan refrijeran litium bromide-air

(Best, 2007) menunjukkan jika campuran refrijeran yang digunakan semakin

jenuh maka temperatur sumber panas yang digunakan dapat semakin tinggi

tanpa resiko terjadinya kristalisasi. Dengan semakin tingginya temperatur

sumber panas yang digunakan, maka temperatur pendinginan yang dihasilkan

dapat semakin rendah. Penelitian pendingin absorbsi menggunakan refrijeran

air-litium bromida (Eisa, 2007), penelitian ini dilakukan untuk mengetahui

pengaruh perubahan kondisi kerja pada unjuk kerja yang dihasilkan. Hasil

yang didapat menunjukkan parameter yang penting adalah temperatur

pemanasan dan perbandingan laju aliran. Semakin tinggi temperatur

pemanasan semakin tinggi unjuk kerja yang dihasilkan. Laju aliran yang lebih

besar memerlukan temperatur generator yang lebih tinggi. Penelitian

pendingin absorbsi menggunakan refrijeran baru yakni 2,2,2-trifluoroethanol

(TFE)-N-methylpyrolidone (NMP) (Shiming, 2001). Refrijeran baru ini

mempunyai keunggulan dibandingkan dengan refrijeran klasik seperti H2O-

LiBr dan HNO3-H2O. keunggulan refrijeran baru tersebut adalah dapat

menghasilkan temperatur yang lebih rendah dengan menggunakan energi

pemanas yang lebih sedikit. Keunggulan ini disebabkan terutama karena sifat

refrijeran TFE-NMP tidak mengalami kristalisasi, tekanan kerja yang rendah,

temperatur pembekuan yang rendah dan kestabilan termal yang baik pada

temperatur temperatur tinggi. Studi untuk mengetahui karakteristik alat

pendingin energi surya (Ali, 2002) pada sebuah prototype menghasilkan COP


30

sebesar 19%. Beberapa penelitian pendingin adsorpsi menggunakan zeolit-air

(Hinotani, 1983) mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorpsi

surya menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur

pemanasan 160 OC atau lebih. eksperimen sistem pendingin absorpsi surya

menggunakan zeolit-air (Grenier, 1983) melakukan dan mendapatkan harga

COP sebesar 0,12.

Penelitian lainnya mengenai sistem pendingin dengan menggunakan

refrijeran amonia-air, juga pernah dilakukan dimana pada penelitian tersebut

digunakan generator horisontal yang tercelup sebagai absorbernya (Prastowo,

2010). Variasi yang dilakukan adalah dengan memvariasikan sistem

pendinginan evaporator, konsentrasi amonia dan tekanan evaporator. Hasil

penelitian tersebut menyimpulkan beberapa hal, antara lain, bahwa semakin

rendah konsentrasi amonia yang digunakan maka akan semakin cepat juga uap

amonia diserap oleh absorber pada proses absorbsi sehingga jangka waktu

pendinginanya juga akan semakin cepat. Selain itu didapatkan juga

kesimpulan, bahwa, semakin tinggi tekanan evaporator dan kemampuan

pendingin evaporator, maka semakin banyak pula uap amonia yang

terdesorbsi, sehingga kalor yang terserap oleh uap amonia saat proses absorbsi

juga semakin banyak, hal ini menyebabkan temperatur evaporator menjadi

rendah.


31

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Alat yang dibuat meliputi berbagai bagian yang bisa dirangkai menjadi

satu. Di bawah ini adalah skema gambar yang telah dibuat :

Gambar 3.1 Skema alat pendingin adsorbsi

Keterangan :


32

1. Generator2. Reflektor3. Manometer4. Kondensor5. Bak penampung air6. Torong7. Keran8. Kotak pendingin9. Evaporator

3.2 Variabel Yang Diukur

Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :

Gambar 3.2 Titik-titik pengambilan data

Keterangan :

G


33

1. Temperatur generator (T1)2. Temperatur kondensor (T2)3. Temperatur evaporator (T3)4. Temperatur ruangan kotak pendingin (T4)5. Tekanan generator (P1)6. Tekanan evaporator (P2)7. Energi surya (G)8. Waktu pencatatan data (t)

3.3 Langkah Penelitian

Ada beberapa langkah dalam melakukan penelitian sistem pendingin

ini, berikut langkah-langkah yang dilakukan :

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti Gambar 3.1

2. Generator diisi dengan kalsium klorida sebanyak 6 kg

3. Alat dipasang termokopel pada tempat yang diukur suhunya

4. Alat divakumkan menggunakan pompa vakum

5. Evaporator diisi dengan amonia cair sebanyak 3,8 liter, kemudian

evaporator dipanaskan menggunakan kompor listrik. Pemanasan ini

bertujuan untuk memisahkan gas amonia agar terpisah dari campuran

awalnya yaitu air. Amonia yang telah menguap akan mengalir masuk ke

dalam generator dan terserap oleh kalsium klorida. Pemisahan amonia ini

berlangsung selama beberapa jam sampai amonia yang bercampur dengan

air dapat teruapkan seluruhnya. Temperatur evaporator dijaga agar tidak

melebihi temperatur 70C dengan cara mengatur temperatur pada kompor


34

listrik. Hal ini diperlukan agar air yang bercampur dengan amonia tidak

ikut menguap dan masuk ke dalam generator. Setelah itu keran yang

berada di atas evaporator ditutup agar amonia tidak kembali ke dalam

evaporator.

6. Evaporator dilepas dari rangkaian agar sisa air yang ada di dalamnya dapat

dibuang dan dikosongkan. Setelah air di dalam evaporator telah dibuang

dan evaporator dalam kondisi kering maka evaporator dirangkai kembali

kemudian divakum menggunakan pompa vakum.

7. Pengambilan data dilakukan selama 3 hari berturut-turut, pengambilan

data dimulai pada saat proses desorbsi dan adsorbsi dimulai. pada saat

proses desorbsi berlangsung, generator dipanaskan menggunakan reflektor

dan kondensor yang berbentuk spiral dicelup dalam fluida pendingin yang

membantu proses kondensasi. Pada proses ini tabung evaporator

diletakkan di dalam kotak pendingin tanpa fluida pendingin. Setelah

tekanan yang diinginkan terpenuhi maka keran di atas evaporator di tutup,

dan generator dibiarkan dingin sampai temperatur pada generator

mencapai temperatur lingkungan. Tabung evaporator masih berada di

dalam kotak pendingin. Setelah itu dilakukan proses adsorbsi dengan

membuka keran sehingga amonia yang berada pada tabung evaporator

terserap oleh adsorber di tabung generator dan proses pendinginanpun

terjadi.


35

8. Pengambilan data desorbsi dilakukan tiap 15 menit dan adsorbsi tiap 5

menit dengan mencatat disetiap titik yang diinginkan.

9. Data yang dicatat adalah temperatur generator (T1), temperatur kondensor

(T2), temperatur evaporator (T3), temperatur ruangan kotak pendingin

(T4), tekanan generator (P1), tekanan evaporator (P2), intensitas energi

surya (G) dan waktu pencatatan data (t).

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

dengan menggunakan persamaan (1). Analisa akan lebih mudah dilakukan

dengan membuat grafik:

1. Hubungan intensitas energi surya dan tekanan setiap data terhadap waktu.

2. Hubungan tekanan dan temperatur di bagian sistem pendingin.

3. Perbandingan temperatur evaporator dengan waktu pencatatan data.

4. Hubungan tempeatur kotak pendingin terhadap waktu pencatatan data.

5. Perbandingan COP atau unjuk kerja sistem untuk semua data.

3.4 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian sistem pendingin

adsorbsi-CaCl2 ini adalah :

a. Penghitung Waktu (Stopwatch)

Digunakan untuk mengukur waktu pencatatan tekanan dan temperatur.


36

b. Kompor Listrik

Digunakan untuk memanaskan evaporator pada saat proses pemisahan

amonia.

c. Penampil Termokopel (Logger)

Digunakan untuk menampilkan nilai temperatur di setiap titik yang

terukur oleh termokopel.

d. Termokopel

Digunakan untuk pengukuran temperatur pada titik yang diinginkan.

e. Pengukur Energi Surya (Solar Meter)

Digunakan untuk mengukur radiasi surya

f. Ember

Digunakan untuk merendam kondensor saat proses desorbsi dan adsorbsi.


37

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Pengambilan data pada penelitian alat pendingin adsorbsi energi surya

amonia-CaCl2 dilakukan sebanyak tiga kali, hal ini diperlukan untuk

mengetahui unjuk kerja alat pendingin adsorbsi yang diteliti.

Tabel 4.1. Data pertama proses desorbsi 5 Juli 2012

Waktu Energi(menit) surya (w/m²) P1 P2 t1 t2 t3 t4

0 0 847 -0.2 -0.20 38 28 33 291 15 832 -0.2 -0.20 91 27 28 302 30 884 -0.2 -0.20 106 27 27 293 45 897 -0.2 -0.20 112 27 28 294 60 890 -0.2 -0.20 114 27 28 325 75 946 -0.2 -0.20 122 20 27 296 90 870 -0.2 -0.20 114 25 33 297 105 822 4.6 4.75 101 31 35 308 120 839 4.9 5.00 106 27 38 329 135 831 4.9 5.00 104 27 38 40

10 150 846 4.9 5.10 105 29 34 3511 165 675 4.9 5.10 95 29 38 34

Tekanan (bar)no.

Suhu (C)


38

Tabel 4.2. Data pertama proses adsorbsi 6 Juli 2012

Tabel 4.3. Data kedua proses desorbsi 6 Juli 2012

waktu(menit) P1 P2 t1 t2 t3 t4 COP

0 0 -0.2 4.8 24 20 24 221 5 -0.2 1.5 25 20 12 19 0.962 10 -0.2 0.0 24 21 15 19 0.973 15 -0.2 0.0 26 20 17 19 0.974 20 -0.2 0.0 25 21 17 19 0.975 25 -0.2 0.0 27 21 18 19 0.976 30 -0.2 0.0 28 21 18 19 0.977 35 -0.2 0.0 29 21 19 19 0.978 40 -0.2 0.0 28 21 20 20 0.979 45 -0.2 0.0 29 22 19 19 0.97

10 50 -0.2 0.0 28 20 19 19 0.970.97COP RATA-RATA

no.Tekanan (bar) Suhu (°C)

Waktu Energi(menit ) surya (w/m²) P1 P2 t1 t2 t3 t4

0 0 172 -0.2 -0.2 35 26 26 261 15 860 0.0 0.5 62 27 29 262 30 128 0.7 1.0 81 26 27 273 45 915 0.5 0.7 61 25 25 264 60 844 1.2 1.4 97 21 27 275 75 862 1.2 1.4 88 21 27 276 90 727 1.6 1.9 100 25 28 287 105 802 2.0 2.1 104 26 28 278 120 531 2.2 2.3 107 27 29 309 135 187 2.3 2.5 110 27 27 29

no.Suhu (°C)Tekanan (bar)


39

Tabel 4.4. Data kedua proses adsorbsi 7 Juli 2012


0 0 1.8 2 38 27 26 261 5 -0.2 0 42 27 19 26 0.93 0.932 10 -0.2 0 43 27 17 27 0.92 0.923 15 -0.2 0 46 27 19 27 0.92 0.924 20 -0.2 0 44 27 21 27 0.93 0.935 25 -0.2 0 43 27 22 27 0.93 0.936 30 -0.2 0 42 27 22 27 0.94 0.947 35 -0.2 0 42 27 22 27 0.94 0.948 40 -0.2 0 41 27 22 26 0.94 0.949 45 -0.2 0 40 27 22 27 0.94 0.94

10 50 -0.2 0 40 27 22 27 0.94 0.9411 55 -0.2 0 43 28 22 27 0.93 0.9312 60 -0.2 0 43 27 24 27 0.94 0.9413 65 -0.2 0 43 27 25 27 0.94 0.9414 70 -0.2 0 43 27 24 27 0.94 0.9415 75 -0.2 0 43 26 24 27 0.94 0.9416 80 -0.2 0 43 26 24 27 0.94 0.9417 85 -0.2 0 43 26 25 27 0.94 0.9418 90 -0.2 0 43 26 25 26 0.94 0.9419 95 -0.2 0 41 27 25 26 0.95 0.9520 100 -0.2 0 40 27 25 27 0.95 0.9521 105 -0.2 0 35 26 25 27 0.97 0.9722 110 -0.2 0 34 26 26 27 0.97 0.9723 115 -0.2 0 34 26 27 27 0.98 0.98

0.94 0.94

Tekanan (bar)

COP RATA-RATA

COPno.

Suhu (°C)


40

Tabel 4.5. Data ketiga proses desorbsi 7 Juli 2012

Tabel 4.6. Data ketiga proses adsorbsi 8 Juli 2012

waktu Energi(menit) surya (w/m²) P1 P2 t1 t2 t3 t4

0 0 819 -0.20 0.0 60 22 30 271 15 800 0.90 1.2 89 25 29 272 30 798 1.45 1.6 88 25 32 273 45 820 2.60 2.9 90 26 34 274 60 790 3.10 3.4 113 27 30 275 75 173 2.80 3.0 105 27 29 276 90 792 2.80 3.0 109 26 27 277 105 208 2.20 2.7 99 27 27 27

Tekanan (bar)no.

Suhu (°C)


0 0 -0.2 2.3 24 20 24 221 5 -0.2 0.0 22 20 14 19 0.972 10 -0.2 0.0 22 20 16 19 0.983 15 -0.2 0.0 22 20 17 19 0.984 20 -0.2 0.0 22 20 17 19 0.985 25 -0.2 0.0 22 20 17 19 0.986 30 -0.2 0.0 21 20 18 19 0.997 35 -0.2 0.0 22 20 18 19 0.998 40 -0.2 0.0 22 20 18 19 0.999 45 -0.2 0.0 22 20 19 19 0.99

10 50 -0.2 0.0 24 20 19 19 0.9811 55 -0.2 0.0 24 19 19 19 0.98

0.98COP RATA-RATA

Tekanan (bar)no.

Suhu (C)


41

Keterangan :

t : Waktu (menit)

P1 : Tekanan tabung generator (bar)

P2 : Tekanan tabung evaporator (bar)

T1 : Temperatur generator (℃)

T2 : Temperatur spiral/kondenser (℃)

T3 : Temperatur evaporator (℃)

T4 : Temperatur kotak pendingin (℃)

G : Energi surya (watt/m2)

4.2 Grafik Dan Pembahasan

Berdasarkan data penelitian, dapat dilihat bahwa proses pendinginan

telah mulai berlangsung, ditandai dengan turunnya temperatur evaporator saat

proses adsorbsi. Pendinginan dengan menggunakan siklus adsorbsi

berlangsung dalam beberapa proses, yaitu :

4.2.1. Proses desorbsi, yaitu proses pelepasan uap amonia dari adsorber

(kalsium klorida) melalui proses pengupan setelah tabung generator

dipanaskan.


42

4.2.2. Proses kondensasi, yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap

amonia di dalam kondenser yang terdesorbsi menjadi amonia

cair di dalam evaporator.

4.3.3. Proses adsorbsi, yaitu proses penyerapan uap amonia oleh adsorber

(kalsium klorida). Saat proses adsorbsi ini berlangsung, amonia

yang berada di dalam evaporator akan terhisap ke dalam generator

karena adanya perbedaan tekanan. Saat terhisap amonia cair

akan menguap menjadi uap amonia. Proses penguapan amonia ini

akan menyerap kalor disekitar evaporator sehingga menyebabkan

temperatur evaporator turun dan menjadi dingin.

Pengambilan data pada penelitian ini dilakukan sebanyak 3 kali, ini

bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja yang dapat dicapai pada alat ini.

Tabel di atas merupakan proses perubahan suhu dan tekanan dari waktu

kewaktu, hasil tabel di atas dapat dilihat pada grafik-grafik perbandingan dari

ke 3 (tiga) data di bawah ini :


43

Gambar 4.2.1. Grafik tekanan dan energi surya terhadap waktu data pertama

pada ketiga data pemanasan yang telah dilakukan, data pertama

memiliki tekanan tertinggi dibandingkan tekanan pada data kedua dan

ketiga. Ini dapat dilihat dari Gambar 4.2.1, tekanan tertinggi yang dapat

dicapai sebesar 5,1 bar pada menit ke 165 dengan intensitas energi surya

sebesar 846 watt/m2. pada Gambar 4.2.1 dapat dilihat bahwa dengan

intensitas energi surya yang konstan dan tinggi, maka tekanan yang dapat

dihasilkan di evaporator pun akan tinggi, ini disebabkan oleh cukupnya panas

yang diterima oleh generator untuk memanaskan campuran amonia dan

CaCl2, sehingga dengan panas yang cukup besar itu maka uap amonia

yang dapat menguap ke evaporatorpun akan semakin banyak dan tekananpun

meningkat.

43












meningkat.

43












meningkat.


44

Selama proses pemanasan sampai menit ke 90, keran di evaporator

belum terbuka, sehingga tekanan yang dihasilkan selama 90 menit masih

dalam keadaan vakum. Pada menit ke 105 barulah keran dibuka, hal ini

disebabkan oleh kurangnya ketelitian sang peneliti dalam melakukan

penelitian data pertama.

Selain pengaruh intensitas energi surya, tekanan yang dihasilkan

evaporator pada saat proses desorbsi juga dapat dipengaruhi oleh

perbandingan amonia-CaCl2 yang digunakan. Semakin besar perbandingan

amonia-CaCl2 yang digunakan dan dengan tingkat energi surya yang

datang seperti pada penelitian data pertama, maka akan semakin besar pula

tekanan yang dapat dihasilkan di evaporator. Hal ini disebabkan karena akan

banyak amonia yang dapat terlepas dari adsorber ke dalam evaporator pada

saat proses desorbsi sehingga tekananpun dapat meningkat.

Gambar 4.2.2. Grafik tekanan dan intensitas energi surya terhadap waktu data kedua

44















44
















45

Dari Gambar 4.2.2 dapat dilihat bahwa pada proses desorbsi data

kedua ini, intensitas energi surya (titik berwarna biru) cenderung tidak

konstan, intensitas tertinggi yang tercatat sebesar 915 watt/m2 pada menit ke

45. Dan dapat dilihat pula bahwa tekanan tertinggi hanya mencapai 2,5 bar,

ini dikarenakan besarnya pemanasan yang diperlukan untuk menguapkan

amonia yang bercampur dengan kalsium klorida kurang. Hubungan tentang

tekanan dan energi surya ini dapat dibuktikan dari data menit ke 45 sampai

105, pada data di menit tersebut dapat kita lihat bahwa intensitas energi surya

yang datang cenderung tinggi dan konstan, sehingga tekanan yang dihasilkan

di evaporatorpun semakin meningkat. Berbeda dengan intensitas energi surya

pada menit ke 20 sampai 40, intensitas energi surya rendah sehingga

menyebabkan tekanan evaporator pada menit 40 menjadi rendah. Penurunan

tekanan oleh kurangnya energi surya yang datang dapat kita amati dari sifat

CaCl2 yang digunakan sebagai adsorber. Seperti yang kita ketahui CaCl2

memiliki sifat daya serap yang tinggi dan butuh pemanasan yang tinggi juga

untuk melepaskan fluida yang diserapnya, sehingga amonia yang awalnya

menguap ke evaporator dikarenakan pemanasan yang cukup, akan terserap

kembali ke adsorber di dalam generator karena kurangnya energi surya yang

diterima pada generator untuk memanaskan adsorber (CaCl2.)


46

Gambar 4.2.3. Grafik tekanan dan intensitas energi surya terhadap waktu data ketiga

Pada Gambar 4.2.3, dapat dilihat bahwa tekanan (titik warna merah)

yang dihasilkan di evaporator semakin meningkat ketika intensitas energi

surya (titik warna biru) semakin meningkat dan konstan. Tekanan tertinggi

yang dicapai sebesar 3,4 bar pada menit ke 60 dan dicapai pada intensitas

energi surya sebesar 790 watt/m2. Setelah menit ke 60 tekanan kembali turun,

ini dikarenakan intensitas energi surya yang datang juga semakin kecil.

Seperti data pertama dan kedua, intensitas energi yang datang juga

mempengaruhi hasil tekanan pada penelitian data ketiga.

46










46











47

Gambar 4.2.4. Grafik tekanan terhadap waktu dari ketiga data.

Pada Gambar 4.2.4, ada simbol A dan B yang dipakai pada grafik.

Simbol A merupakan lamanya proses desorbsi pada setiap data, sedangkan

simbol B merupakan lamanya proses adsorbsi atau pendinginan berlangsung

pada setiap data.

A B

A B

BA

47





pada setiap data.

A B

A B

BA

47





pada setiap data.

A B

A B

BA


48

Gambar 4.2.5. Grafik tekanan yang dicapai tiap data.

Dapat dilihat pada Gambar 4.2.4 tekanan dari ketiga data cukup

bervariasi, pada data kedua (garis warna merah) dapat dilihat waktu yang

dibutuhkan untuk menempuh keseluruhan proses desorbsi sampai proses

adsorbsi dibutuhkan waktu selama 195 menit dan tekanan tertinggi yang

dicapai pada saat proses desorbsi mencapai 2,5 bar, kemudian pada data

ketiga (garis warna hijau) waktu yang diperlukan untuk menempuh

keseluruhan proses desorbsi sampai proses adsorbsi diperlukan waktu kurang

lebih 105 menit dan tekanan tertinggi yang dapat dicapai pada saat proses

desorbsi mencapai 2,7 bar, data pertama (garis warna biru) dapat dilihat pada

Gambar 4.2.4 garis berwarna biru mampu mencapai tekanan tertinggi dalam

tiga kali pengambilan data, tekanan yang dicapai sebesar 5,1 bar dan lama

keseluruhan proses desorbsi sampai proses adsorbsi dibutuhkan waktu selama

48














48















49

165 menit. Dapat dilihat pada Gambar 4.2.4, tekanan yang dicapai pada data

pertama lebih tinggi dari kedua data yang lain, ini disebabkan karena

intensitas energi surya yang diterima oleh reflektor dalam memanaskan

generator lebih besar dan konstan di bandingkan dengan kedua data lainnya.

Berbeda dengan data kedua dan ketiga, intensitas energi matahari yang

diterima oleh kolektor tidak sepenuhnya maksimal karena faktor cuaca seperti

mendung dan berawan. Selain itu, tekanan yang dihasilkanpun dapat

dipengaruhi oleh banyaknya kadar amonia di dalam ruang generator, semakin

besar kadar amonia di dalam generator, maka semakin besar pula tekanan

yang dapat dihasilkan di evaporator dan sebaliknya, hal ini juga tergantung

pada intensitas energi surya yang diterima oleh generator pada saat proses

pemanasan atau desorbsi.

Gambar 4.2.6. Grafik temperatur evaporator (T3) terhadap waktu

49














49















50

Gambar 4.2.7. Grafik Temperatur evaporator (T3)

Pada Gambar 4.2.6 data pertama (garis berwarna biru) temperatur

terendah yang dapat dicapai sebesar 12C. pada pengambilan data sebanyak

tiga kali, temperatur terendah dicapai oleh data pertama, ini disebabkan

tekanan pada data pertama lebih tinggi dibandingkan data kedua dan ketiga,

yaitu sebesar 5,1 bar, sehingga proses adsorbsi pun dapat berjalan dengan

baik. Hubungan tekanan dan temperatur evaporator pada saat proses adsorbsi

ini dapat kita amati dari perbedaan tekanan dan seberapa cepatnya adsorber

dapat menyerap refrijeran pada saat proses adsorbsi, dengan perbedaan yang

cukup besar antara tekanan di generator dengan di evaporator maka

perpindahan amonia ke adsorber akan berjalan dengan cepat, ini dikarenakan

selain perbedaan tekanan juga adanya sifat yang haus pada adosrber (CaCl2),

sifat haus ini merupakan sifat dimana adsorber benar-benar kering dan berada

pada kondisi tidak tercampur dengan amonia, sehingga mempunyai daya serap

50















50
















51

yang tinggi terhadap cairan atau fluida yang dalam hal ini merupakan amonia.

Tekanan yang lebih tinggi ini dicapai karena intensitas energi surya yang

diterima oleh generator melalui reflektor lebih tinggi dan cenderung konstan.

Proses pendinginan pada data pertama berlangsung selama 115 menit,

sedangkan data kedua dan ketiga hanya berlangsung sekitar 55 menit. Pada

data kedua proses adsorbsi yang berlangsung pada evaporator hanya mencapai

temperatur 17C, ini dikarenakan tekanan yang dicapai pada data kedua

rendah, hanya mencapai 2,5 bar, sehingga perbedaan tekanan antara generator

dan evaporator tidak terlalu besar yang berdampak pada kurangnya

penyerapan kalor disekitar evaporator, sehingga temperatur pendinginan yang

didapatkan pun kurang maksimal. Pada Gambar 4.2.6, data ketiga (garis

warna hijau) temperatur yang dapat dicapai sebesar 14C. Tekanan data ketiga

lebih kecil dibandingkan data kedua, namun mampu mencapai temperatur

yang lebih rendah dibandingkan data pertama. Ini disebabkan oleh

pengambilan data proses adsorbsi data ketiga lebih pagi dibandingkan data

kedua, sehingga generator masih dalam keadaan dingin sehingga amonia yang

berada di evaporator dapat terserap oleh CaCl2 secara maksimal tanpa adanya

pengaruh panas di generator.

Pengaruh tekanan pada saat proses pemanasan terhadap hasil

pendinginan di evaporator dapat kita amati : Tekanan di evaporator

yang dihasilkan pada saat proses pemanasan sama dengan banyaknya


52

amonia yang dapat terlepas dari adsorbernya (CaCl2). Semakin baik energi

surya yang diterima pada saat proses pemanasan maka akan

mempermudah amonia dapat terlepas dari adsorber ke evaporator. Karena

semakin banyak amonia yang dapat berpindah ke evaporator maka tekanan di

evaporatorpun akan meningkat. Karena banyaknya amonia di dalam

evaporator yang menyebabkan tekanannya menjadi tinggi, maka akan dapat

mempengaruhi hasil temperatur pendinginan pada evaporator. Ini dikarenakan

semakin tinggi perbedaan tekanan pada evaporator dengan generator maka

kalor yang dapat diserap evaporator pada saat proses pendinginanpun akan

semakin besar, sehingga menyebabkan temperatur pada evaporator menjadi

sangat rendah.

Temperatur pada evaporator pada saat adsorbsi ini mempengaruhi

temperatur udara kotak pendingin yang dipasang bersama dengan evaporator.

Untuk mengetahui pengaruh suhu di dalam kotak pendingin dapat kita lihat

pada Gambar di bawah ini :


53

Gambar 4.2.8. Grafik temperatur kotak pendingin (T4) terhadap waktu

Gambar 4.2.9. Grafik suhu terendah kotak pendingin (T4)

Pengaruh temperatur pendinginan pada evaporator terhadap ruangan

kotak pendingin disebabkan oleh kemampuan amonia sebagai refrijeran dalam

53





53






54

menyerap kalor di sekitar evaporator pada saat proses adsorbsi berlangsung,

sehingga temperatur kotak pendingin selama proses adsorbsi berlangsung bisa

hampir sama dengan temperatur pendinginan pada evaporator.

Dari Gambar 4.2.8 dapat diamati bahwa proses adsorbsi yang

berangsung selama beberapa waktu dapat mempengaruhi temperatur udara di

dalam kotak pendingin. Hal ini dapat dilihat dari data pertama (garis warna

biru), temperatur hanya mencapai 19C selama 50 menit dan cenderung naik

atau kembali pada temperatur lingkungan. Untuk data kedua (garis warna

merah), temperatur udara kotak pendingin mencapai 26C selama 115 menit

dan data ketiga (garis warna hijau), temperatur yang dicapai sebesar 19C

selama 55 menit. pada data pertama dan ketiga menghasilkan temperatur

kotak pendingin yang sama besar yaitu 19C, hal ini bukan berarti bahwa

tekanan awal pada saat proses adsorbsi berlangsung tidak berpengaruh, hal ini

lebih disebabkan oleh kontruksi kotak pendingin yang tidak tertutup rapat,

sehingga selain pengaruh adsorbsi, udara sekitarpun dapat mempengaruhi

temperatur udara di kotak pendingin.

Grafik selanjutnya merupakan grafik perbandingan COP rata-rata dari

setiap data. COP yang didapatkan diperoleh dari perhitungan menggunakan

persamaan (1).


55

Gambar 4.2.10. Grafik Perbandingan COP rata-rata

Pada Gambar 4.2.10, dapat dilihat COP yang dihasilkan selama

penelitian dilakukan. COP pada penelitian ini dihitung menggunakan

persamaan (1). COP yang dihasilkan dari semua penelitian memiliki selisih

yang kecil. Dari ketiga variasi yang dilakukan, COP tertinggi yang diperoleh

adalah 0,98 pada pengambilan data ketiga. COP yang dihasilkan pada

penelitian ini lebih tinggi dari penelitian serupa oleh Heribertus Hari Bekti

Pratama (COP:0,92), namun hasil yang didapatkan sama dengan penelitian

yang pernah dilakukan Anthiocus Songko (COP: 0,98) dan Budi Harianto

(COP:0,92). Kuat dugaan hal ini dipengaruhi oleh besarnya kerja pemanasan

pada pengambilan data pertama dan kedua, dapat dilihat dari temperatur

tertinggi yang dapat yang mencapai 122C pada data pertama dan 110 pada

data kedua. Dugaan ini semakin kuat jika melihat persamaan (1), dimana

55














55















56

tertulis bahwa COP adalah hasil kerja pendinginan dibagi kerja pemanasan,

yang berarti semakin besar kerja pemanasan maka COP akan semakin kecil,

walaupun kerja pendinginannya cukup besar.

Untuk referensi lainnya tentang hubungan tekanan evaporator (P2)

terhadap waktu dan hubungan temperatur (T3) terhadap waktu, maka saya

mengambil data percobaan penelitian ke tiga (Nopi, 2012), berikut data dan

hasil yang diambil sebagai referensi :

Gambar 4.2.11. Grafik hubungan antara tekanan dan intensitas energi surya

Gambar 4.2.11 di atas merupakan grafik hubungan antara tekanan dan

intensitas energi surya data percobaan ketiga (Nopi,2012) dengan

perbandingan amonia-CaCl2 0,6. Didapatkan hasil tekanan pada evaporator

56












56













57

sebesar 12 bar pada saat proses desorbsi. Hasil tekanan 12 bar ini merupakan

hasil tekanan tertinggi yang dapat dicapai oleh alat yang diteliti, hal ini

disebabkan oleh pemanasan yang maksimal pada proses desorbsi serta

dipengaruhi oleh banyaknya amonia yang ada di dalam sitem pendingin. Pada

Gambar 4.2.11 sangat jelas bahwa temperatur pemanasan sangat baik terbukti

dapat mencapai intensitas energi surya sebesar 1012 watt/m2. Penurunan

intensitas energi surya pada menit ke 105 tidak mempengaruhi tekanan di

evaporator, ini disebabkan oleh pada selang waktu 15 menit pengambilan data

cuaca tiba-tiba berawan, sehingga intensitas yang tercatat pun menjadi kecil

namun pada selang waktu 15 menit tersebut matahari belum tertutup oleh

awan, hanya pada saat pencatatan data sajalah kondisi matahari tertutup oleh

awan. Selain disebabkan oleh pemanasan yang maksimal, perbandingan

refrijeran yang dipakaipun sangat berpengaruh, pada percobaan ini

perbandingan amonia-CaCl2 0,6, Pengaruhnya adalah semakin baik

pemanasan pada saat adsorbsi dan semakin banyak perbandingan amonia-

CaCl2 yang berada di generator, maka akan semakin banyak pula amonia yang

dapat terlepas dari adsorber ke evaporator yang menyebabkan tekanan pada

evaporatorpun meningkat.

Dari hasil tekanan yang didapatkan, maka dapat kita amati pengaruh

tekanan terhadap hasil pendinginan yang terjadi pada saat proses adsorbsi.

Hasil yang didapatkan adalah sebagai berikut :


58

Gambar 4.2.12. Grafik proses pendinginan evaporator

Dari Gambar 4.2.12 dapat dilihat temperatur terendah yang dapat

dicapai oleh sistem pendingin dengan tekanan pada saat proses pemanasan 12

bar dapat menghasilkan temperatur pendinginan pada saat proses absorbsi

sebesar 5C.

Dari hasil pendinginan ini dapat kita amati bahwa hasil kerja, baik

pada proses pendinginan maupun unjuk kerja (COP) sistem pendingin yang

dapat dicapai pada sistem pendingin adsorbsi ini dipengaruhi oleh besarnya

intensitas energi surya yang digunakan untuk pemanasan saat proses desorbsi,

tekanan yang tinggi yang dapat dihasilkan pada evaporator pada saat proses

desorbsi serta banyaknya perbandingan amonia-CaCl2 yang dipakai pada

generator.

58





sebesar 5C.







generator.

58





sebesar 5C.







generator.


59

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat ditarik beberapa

kesimpulan, antara lain:

1. Telah berhasil dibuat sistem pendingin adsorbsi amonia-CaCl2.

2. Temperatur pendinginan terendah yang bisa tercatat adalah 12 oC.

3. COP atau unjuk kerja terbaik yang dihasilkan pada penelitian ini adalah

0,98, yaitu COP pada data ketiga.

5.2 Saran

1. Proses pendingin sistem adsorbsi membutuhkan tekanan yang tinggi, oleh

karena itu akan lebih baik apabila dibuat alat pendingin adsorbsi yang

tahan terhadap tekanan tinggi.

2. Volume amonia dapat ditambah menjadi lebih banyak, agar evaporator

dapat mencapai tekanan maksimum pada proses pemanasan.


60

3. Bagi peneliti lain yang akan meneliti pendingin siklus adsorbsi, pendingin

siklus adsorbsi ini juga dapat menggunakan refrigeran dan abosrber lainnya

selain amonia dan CaCl2.


61

DAFTAR PUSTAKA

Ali R., Ghalban E, 2002, Operational Results of an Intermittent Absorption

Cooling Unit, International Journal of Energy Research 26 (9):825-835 (2002)

Ayala R., Frias J. L., Lam L., Heard C. L., Holland F. A, 1994, Experimental

assessment of an ammonia/lithium nitrate absorption cooler operated on low

temperature geothermal energy. Heat recovery systems & CHP ISSN 0890-4332

CODEN HRSCEQ, 1994, vol. 14, no4, pp. 437-446 (5 ref.)

Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta, Pradnya

Paramita.

Best, R., Holland, F.A, 2007, A study of the operating characteristics of an

experimental absorption cooler using ternary systems, International Journal of

Energy Research, Volume 14 Issue 5, Pages 553 – 561 2007

Eisa M.A.R., Holland, F.A, 2007, A study of the operating parameters in a water-

lithium bromide absorption cooler, International Journal of Energy Research,

Volume 10 Issue 2, Pages 137 – 144 2007

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.

http://ismantoalpha.blogspot.com/2009/12/macam-macam-kolektor-surya.html,

diakses pada tanggal 4 agustus 2012

http://oketips.com/18207/amonia-sifat-kimia-ph-dan-kegunaannya, diakses pada

tanggal 4 agustus 2012

http://www.scribd.com/doc/50839960/Pengertian-Adsorpsi-njung, diakses pada

tanggal 5 agustus 2012


62

http://www.scribd.com/doc/91732337/Prinsip-Kerja-Mesin-Pendingin, diakses

pada tanggal 6 agustus 2012

Nainggolan,S.W, 1976, Teori soal penyelesaian thermodinamika. Bandung.

Nopi, M, 2012. Studi Eksperimental Pendingin Adsorbsi Amonia-CaCl2 Energi

Surya Menggunakan Perbandingan Amonia-CaCl2 0,6, Yogyakarta: Universitas

Sanata Dharma

Prastowo, A. S. P, 2010. Pendingin Absorbsi Amonia-Air Generator Horisontal

Tercelup, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma


63

LAMPIRAN

Alat pendingin adsorbsi amonia-CaCl2

Pengujian tekan air terhadap kekuatan generator


64

Merangkai kerangka penopang kondensor dan evaporator

Proses pembuatan reflektor


65

Kerangka reflektor

Proses pemasangan plat aluminium


66

Reflektor

Preoses pemanasan (desorbsi)


67

Proses pemisahan amonia yang bercampur dengan air

Proses pemanasan pemisahan amonia yang bercampur dengan air


68

Proses desorbsi

Proses adsorbsi


studi eksperimental pendingin adsorbsi amonia

Documents