Post on 21-Dec-2020
PENGARUH ADANYA BLOWER DAN KIPAS
TERHADAP KARAKTERISTIK MESIN
PEMANEN AIR DARI UDARA
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh :
TRINANDA MONICA
NIM : 155214114
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE EFFECT OF BLOWER AND FAN ON THE
CHARACTERISTICS OF WATER
HARVESTER FROM THE AIR
FINAL PROJECT
As partial fullfilment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By :
TRINANDA MONICA
Student Number : 155214114
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO
Berdoa tanpa bekerja adalah bohong, dan bekerja tanpa berdoa
adalah sombong.
Saya persembahkan skripsi ini untuk Tuhan Yesus Kristus
yang senantiasa memberi berkat dan kasih-Nya.
Kedua orang tua saya, dan seluruh keluarga.
Untuk sahabat dan teman-teman semua.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRAK
Tercemarnya sumber air bersih dari dalam tanah di Indonesia saat ini
mengakibatkan menurunnya kualitas dan kuantitas air bersih bahkan juga sulitnya
mendapatkan sumber air bersih dari dalam tanah. Hal ini berdampak diperlukan
solusi yang tepat guna menemukan sumber air alternatif yang layak konsumsi
untuk masyarakat. Penelitian ini bertujuan untuk : (a) melakukan perancangan dan
perakitan mesin pemanen air yang dapat menghasilkan air dari udara, (b)
mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan dalam
mesin pemanen air dari udara yang menghasilkan volume air terbanyak meliputi :
(1) nilai Win, (2) nilai Qin, (3) nilai Qout, (4) nilai COPaktual, COPideal, Efisiensi, (5)
nilai laju aliran massa refrigeran, (c) mengetahui volume air yang dihasilkan
mesin pemanen air dari udara per jam dalam satuan liter untuk berbagai variasi
penelitian.
Penelitian ini dilakukan secara eksperimental di Laboratorium Teknik
Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin pemanen air dari udara ini
dirakit dengan menggunakan komponen AC yang terdiri dari kompresor berdaya
1 PK, kondensor, pipa kapiler, dan evaporator. Alat ini bekerja menggunakan
siklus kompresi uap. Penelitian menggunakan refrigeran R22 dengan tambahan 2
buah kipas dan 1 blower yang berada di depan evaporator yang berfungsi untuk
memadatkan udara. Variasi dilakukan terhadap peralatan yang digunakan untuk
memasukkan udara, yaitu: (a) 2 kipas dengan 1 blower, (b) 1 kipas dengan 1
blower, (3) 1 blower.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa : (a) Mesin pemanen air dari udara
berhasil dirancang dan dirakit serta dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang
diharapkan, (b) Mesin pemanen air dari udara yang menghasilkan volume air
terbanyak memiliki; (1) nilai Win sebesar 45,1 kJ/kg, (2) nilai Qin sebesar 103,8
kJ/kg, (3) nilai Qout sebesar 148,9 kJ/kg, (4) nilai COPaktual sebesar 2,302, nilai
COPideal sebesar 4,296, nilai efisiensi sebesar 53,57 %, (c) banyaknya air yang
dihasilkan mesin pemanen air dari udara yaitu sebesar 2,692 liter/jam (dengan 2
kipas dan 1 blower), 2,284 liter/jam (dengan 1 kipas dan 1 blower), 1,867 liter/jam
(dengan 1 blower).
Kata kunci : mesin pemanen air dari udara, siklus kompresi uap, refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
The current pollution of sources of clean water in Indonesia has resulted
a decrease in quality and quantity of clean water even the difficulty in obtaining
sources of clean water from the ground, a solution is needed to find out
alternative sources of water that are suitable to consume. This research aims to :
(a) design and assemble water harvesting machines that can produce water from
the air, (b) know the characteristics of the vapor compression cycle used in air
harvesting that produce how rate including: (1) Win, (2) Qin, (3) Qout, (4)
COPactual, COPideal, Efficiency, (5) refrigerant mass flow rate, (c) how rate of
water produced from an air harvesting machine hourly in liter units for various
research variations.
This research was carried out experimentally at the Mechanical
Engineering Laboratory of Sanata Dharma University. This air water harvesting
machine is assembled by refrigerant components consist of 1 PK compressor,
condenser, capillary pipe, and evaporator and working on a vapor compression
cycle. The research used R22 refrigerant with an additional 2 pieces of fan and
blower in front of the evaporator which serves to compress the air. Variations
are made on the equipment used to enter air, namely: (a) 2 fans with 1 blower,
(b) 1 fan with 1 blower, (3) 1 blower.
The results of the study show that: (a) The water harvesting machine
from the air is successfully designed and assembled and can work well as
expected, (b) The water harvesting machine from the air which produces the
most volume of water has; (1) Win value is 45,1 kJ/kg, (2) Qin value is 103,8
kJ/kg, (3) Qout value is 148,9 kJ/kg, (4) COPactual value is 2,302, COPideal value is
4,296, efficiency value is 53,57 %, (c) the amount of water produced by the
water harvesting machine from the air is equal to 2,692 liters/hour (with 2 fans
and 1 blower), 2,284 liters/hour (with 1 fan and 1 blower), 1,867 liter/hour (with
1 blower).
Keywords : water harvesting machines from air, vapor compression cycles,
refrigerants
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan karunia yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini dengan baik dan tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma, untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin.
Penulisan skripsi ini dapat berjalan baik tidaklah lain juga karena berkat
bimbingan, nasihat, motivasi dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak kepada
penulis. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis
mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan
sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Stefan Mardikus, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Dinson Silalahi dan Lisbet Simatupang, sebagai kedua orang tua penulis yang
sangat setia mendoakan dan memberikan semangat, motivasi baik berupa
materi maupun spiritual.
5. Doddy Purwadianto M.T. selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi,
Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma.
6. Ir. Rines M.T. selaku Kepala Laboratorium Teknik Manufaktur, Teknik
Mesin, Universitas Sanata Dharma.
7. Seluruh Staff Pengajar dan Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
atas semua ilmu yang telah diberikan kepada penulis selama menempuh
perkuliahan.
8. Kristiani, Rido, Fernando selaku saudara kandung dan keluarga besar yang
telah banyak memberikan motivasi kepada penulis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
TITLE PAGE ......................................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................... v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................... vi
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH ............................ vii
ABSTRAK ......................................................................................................... viii
ABSTRACT ........................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR .......................................................................................... x
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xvi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xix
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1.Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2.Rumusan Masalah ..................................................................................... 3
1.3.Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.4.Batasan Masalah........................................................................................ 4
1.5.Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................................... 6
2.1. Dasar Teori .............................................................................................. 6
2.1.1. Metode-Metode Memanen Air dari Udara ......................................... 6
2.1.2. Psychrometric Chart ........................................................................ 10
2.1.2.1. Parameter-parameter pada Psychrometric Chart ....................... 11
2.1.2.2. Proses-proses pada Psychrometric Chart................................... 13
2.1.2.3. Proses-proses pada mesin pemanen air dari udara ..................... 19
2.1.2.4. Proses pada Psychrometric Chart terhadap mesin pemanen ..... 21
2.1.2.5. Perhitungan-perhitungan pada Psychrometric Chart ................. 23
2.1.3. Siklus Kompresi Uap pada Mesin Pemanen Air dari udara ............. 25
2.1.3.1 Siklus Kompresi Uap .................................................................. 25
2.1.3.1.1. Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap ...................... 26
2.1.3.1.2. Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s . 27
2.1.3.2. Komponen Siklus Kompresi Uap............................................... 30
2.1.3.2.1. Komponen Utama ................................................................ 30
2.1.3.2.2. Komponen Pendukung ......................................................... 38
2.1.3.3. Perhitungan-Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap ............... 41
2.2. Tinjauan Pustaka .................................................................................... 45
BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................ 50
3.1. Objek Penelitian ...................................................................................... 50
3.2. Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pemanen Air dari Udara ................. 51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
3.2.1. Alat ................................................................................................... 51
3.2.2. Bahan ............................................................................................... 53
3.2.3. Alat Ukur Penelitian ......................................................................... 57
3.3. Tata Cara Penelitian ............................................................................... 60
3.3.1. Alur Pelaksanaan Penelitian ............................................................. 60
3.3.2. Pembuatan Mesin Pemanen Air dari Udara ..................................... 61
3.4. Metode Penelitian................................................................................... 62
3.5. Variasi Penelitian ................................................................................... 62
3.6. Skematik Pengambilan Data ................................................................. 63
3.7. Cara Pengambilan Data .......................................................................... 64
3.8. Cara Mengolah Data .............................................................................. 66
3.9. Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran ............................................ 67
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ..... 68
4.1. Hasil Penelitian ...................................................................................... 68
4.2. Perhitungan ............................................................................................ 72
4.2.1. Siklus Kompresi Uap ....................................................................... 72
4.2.1.1. Diagram P-h ................................................................................. 72
4.2.1.2. Perhitungan pada Diagram P-h .................................................. 74
4.2. Psychrometric Chart .............................................................................. 78
4.2.1. Perhitungan pada Psychrometric Chart ........................................... 80
4.3. Pembahasan ............................................................................................ 83
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 94
5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 94
5.2. Saran ......................................................................................................... 95
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 96
LAMPIRAN ........................................................................................................ 98
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Mesin Dutch Rainmaker .................................................................. 7
Gambar 2.2. Rangkaian Komponen AC ............................................................... 9
Gambar 2.3. Jaring Penangkap Air dari Kabut .................................................. 10
Gambar 2.4. Psychrometric Chart ...................................................................... 11
Gambar 2.5. Parameter-Parameter pada Psychrometric Chart ............................ 12
Gambar 2.6. Proses Cooling and Dehumidifying ................................................ 14
Gambar 2.7. Proses Heating ................................................................................ 15
Gambar 2.8. Proses Cooling and Humidifying .................................................... 15
Gambar 2.9. Proses Cooling ............................................................................... 16
Gambar 2.10. Proses Humidifying ...................................................................... 17
Gambar 2.11. Proses Dehumidifying ................................................................... 17
Gambar 2.12. Proses Heating and Dehumidifying .............................................. 18
Gambar 2.13. Proses Heating and Humidifying .................................................. 18
Gambar 2.14. Proses yang terjadi pada mesin pemanen air dari udara ............... 20
Gambar 2.15. Proses udara yang terjadi di dalam mesin penangkap air ............. 22
dari udara pada Psychrometric Chart
Gambar 2.16. Rangkaian komponen siklus kompresi uap .................................. 26
Gambar 2.17. Siklus kompresi uap pada diagram P-h ........................................ 27
Gambar 2.18. Siklus kompresi uap pada diagram T-s ......................................... 27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 2.19. Kompresor jenis rotary ................................................................. 32
Gambar 2.20. Kondensor ................................................................................... 34
Gambar 2.21. Pipa kapiler ................................................................................... 35
Gambar 2.22. Evaporator .................................................................................... 36
Gambar 2.23. Refrigeran ..................................................................................... 37
Gambar 2.24. Filter ............................................................................................. 39
Gambar 2.25. Low Pressure Gauge .................................................................... 39
Gambar 2.26. High Pressure Gauge ................................................................... 40
Gambar 2.27. Kipas dan blower ......................................................................... 41
Gambar 3.1. Objek Penelitian ............................................................................ 50
Gambar 3.2. Kompresor ..................................................................................... 54
Gambar 3.3. Termokopel ................................................................................... 58
Gambar 3.4. Hygrometer .................................................................................... 58
Gambar 3.5. Tachometer ..................................................................................... 59
Gambar 3.6. Gelas Ukur dan Timbangan............................................................ 59
Gambar 3.7. Skematik Alur Pelelitian ................................................................ 60
Gambar 3.8. Skematik Pengambilan Data .......................................................... 63
Gambar 4.1. Diagram P-h pada variasi 2 kipas dengan 1 blower ...................... 73
Gambar 4.2. Proses pemanenan air pada psychrometric chart ............................ 79
pada variasi 1 blower
Gambar 4.3. Perbandingan nilai Qin (kJ/kg) ....................................................... 84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 4.4. Perbandingan nilai Qout (kJ/kg) ...................................................... 85
Gambar 4.5. Perbandingan nilai Win (kJ/kg) ...................................................... 86
Gambar 4.6. Perbandingan nilai COPactual .......................................................... 87
Gambar 4.7. Perbandingan nilai COPideal ........................................................... 87
Gambar 4.8. Perbandingan nilai efisien ............................................................. 88
Gambar 4.9. Laju aliran massa air untuk semua variasi .................................... 89
Gambar 4.10. Perbandingan jumlah Δwuntuk semua variasi ............................. 90
Gambar 4.11. Laju aliran massa udara untuk semua variasi .............................. 91
Gambar 4.12. Debit aliran udara untuk semua variasi ....................................... 92
Gambar 4.13. Hasil volume air untuk semua variasi penelitian ........................ 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai maksimum dan minimum Pressure Gauge ............................... 40
Tabel 3.1. Tabel yang digunakan untuk mengambil data ................................... 66
Tabel 4.1. Data untuk hasil rata-rata variasi terhadap 2 kipas dan 1 blower ...... 69
Tabel 4.2. Data untuk hasil rata-rata variasi terhadap 1 kipas dan 1 blower ...... 70
Tabel 4.3. Data untuk hasil rata-rata variasi terhadap 1 blower .......................... 71
Tabel 4.4. Data untuk nilai-nilai entalpi .............................................................. 74
Tabel 4.5. Data untuk hasil perhitungan besarnya energi kalor yang ................... 75
diserap oleh evaporator
Tabel 4.6. Data untuk hasil perhitungan besarnya energi kalor yang ................... 75
dilepas oleh kondensor
Tabel 4.7. Data untuk hasil perhitungan kerja kompresor................................... 76
Tabel 4.8. Data untuk hasil perhitungan COPactual ...................................................................... 77
Tabel 4.9. Data untuk hasil perhitungan COPideal ....................................................................... 77
Tabel 4.10. Data untuk hasil perhitungan efisiensi mesin siklus kompresi uap .. 78
Tabel 4.11. Data untuk nila RH ......................................................................... 80
Tabel 4.12. Data untuk hasil perhitungan laju aliran masa air yang .................. 81
diembunkan
Tabel 4.13. Data untuk hasil perhitungan besarnya kandungan uap air yang ..... 81
berhasil ditambahkan persatuan massa refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xx
Tabel 4.14. Data untuk hasil perhitungan laju aliran massa udara ...................... 82
Tabel 4.15. Data untuk hasil perhitungan debit aliran udara .............................. 83
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok setiap mahluk hidup yang sangat penting dan
harus terpenuhi dalam kehidupan sehari-hari. Pada saat ini, keberadaan sumber air
bersih dari dalam tanah sangat sulit untuk didapatkan terlebih di daerah perkotaan.
Sebagian kota di Indonesia air tanahnya sudah tercemar dikarenakan di
permukaan banyak sekali sampah rumah tangga maupun industri sehingga air
permukaan yang tercemar meresap ke dalam tanah.
Seperti yang kita ketahui banyak permasalahan krisis air bersih di berbagai
perkotaan di Indonesia. Di Indonesia, baru 20 persen masyarakat yang dapat
mengakses air bersih layak minum. Dari total 200 juta penduduk, baru 40 juta
yang terlayani air layak minum melalui jaringan Perusahaan Daerah Air Minum
(PDAM). Menurut data Kementerian Energi Sumber Daya dan Mineral, hingga
tahun 2015, diperkirakan pemenuhan kebutuhan air bersih di Indonesia baru
mencapai 68,9 persen dari total kebutuhan air bersih penduduk secara nasional.
Informasi Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) menyebutkan,
ketersediaan air bersih yang benar-benar layak untuk dikonsumsi masyarakat,
diperkirakan cadangannya hanya tersisa 18 persen dari total keseluruhan
persediaan. (www.kompas.com).
Krisis air bersih di Indonesia tidak hanya terjadi karena tercemarnya air bersih
dari dalam tanah. Krisis air bersih juga dapat dikarenakan kekeringan atau musim
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
kemarau yang berkepanjangan. Dampak kemarau panjang di Kabupaten Cilacap
yang semakin meluas adalah satu satu contoh krisis air bersih yang terjadi di
Indonesia. Tercatat sebanyak 24 desa di 10 kecamatan mengalami krisis air bersih
pada akhir agustus 2018 ini. Daerah di kawasan pasang surut air laut pun tak luput
dari krisis. Musababnya, sumur warga mengalami intrusi air laut sehingga berasa
asin, air pun berwarna keruh kekuningan dan tak layak dikonsumsi. Adapun 10
kecamatan yang dilanda krisis air bersih yakni, Kawunganten, Bantarsari,
Gandrungmangu, Patimuan, Kampung laut, Jeruklegi, Adipala, Karangpucung,
Wanareja dan Kecamatan Dayuhluhur. Dari 10 kecamatan yang mengalami krisis
air bersih, Kecamatan Kangunganten adalah yang terparah.
Kemarau panjang 2018 ini diprediksi berlangsung hingga September atau
Oktober mendatang. Itu artinya, bantuan air bersih dari pemerintah dan pihak
lainnya begitu diandalkan pada masa rentan ini. Diperkirakan pada September dan
Oktober, atau masa sebelum musim hujan tiba, daerah yang mengalami krisis air
bersih semakin meluas. Sumur-sumur kering, mata air seolah mampat dan sungai
terputus alirannya. (www.liputan6.com).
Tercemarnya sumber air bersih dari dalam tanah dan kekeringan yang
berkepanjangan di Indonesia saat ini mengakibatkan menurunnya kualitas dan
kuantitas air bersih bahkan juga kesulitan untuk mendapatkan sumber air bersih
dari dalam tanah. Dengan demikian diperlukan solusi yang tepat guna menemukan
sumber air alternatif yang layak konsumsi untuk masyarakat.
Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan tersebut perlu pemanfaatan
kemajuan teknologi sebagai alat untuk menghasilkan air. Peneliti memanfaatkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
komponen-komponen dari AC sebagai mesin yang akan menghasilkan air bersih
untuk kebutuhan masyarakat. Mesin pemanen air dari udara menggunakan siklus
kompresi uap yang akan mengambil uap air dari udara menjadi air yang
selanjutnya akan menetes dengan melalui proses kondensasi. Terdorong dari
permasalahan tersebut maka penulis melakukan penelitian yang mengacu pada
masalah tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah sebagai berikut :
a. Bagaimana merancang dan merakit mesin yang dapat menghasilkan air dari
udara?
b. Bagaimana karakteristik mesin pemanen air dari udara yang bekerja
menggunakan siklus kompresi uap?
c. Berapakah jumlah air yang dihasilkan per jamnya dari mesin pemanen air dari
udara tersebut?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin didapatkan dari penelitian ini adalah :
a. Merancang dan merakit mesin pemanen yang dapat menghasilkan air dari
udara.
b. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan dalam
mesin pemanen air dari udara yang menghasilkan volume air terbanyak
meliputi :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
1. Besarnya kalor yang digunakan untuk menggerakkan kompresor (Win)
2. Besarnya kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin)
3. Besarnya kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout)
4. Besarnya nilai COPaktual, COPideal, efisiensi.
c. Mengetahui jumlah air yang dihasilkan mesin pemanen air dari udara per jam
dalam satuan liter, untuk berbagai variasi penelitian.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah yang diambil dalam pembuatan mesin pemanen air dari
udara adalah sebagai berikut :
a. Komponen utama mesin pemanen air dari udara adalah kompresor, kondensor,
pipa kapiler, evaporator.
b. Mesin pemanen air dari udara ini menggunakan daya kompresor sebesar 1 PK,
sedangkan komponen utama yang lain menyesuaikan dengan ukuran daya
kompresor.
c. Mesin pemanen air dari udara menggunakan tambahan 2 buah kipas dan 1
blower yang digunakan untuk memadatkan udara.
d. Alat bekerja menggunakan siklus kompresi uap dengan fluida R22.
e. Dipergunakan peralatan untuk memasukkan udara berupa kipas dan blower.
Daya kipas 45 watt, daya blower 150 watt.
f. Ukuran mesin pemanen air dari udara adalah p x l x t = 120 cm x 120 cm x
100 cm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat digunakan untuk referensi bagi peneliti lain yang ingin
melakukan penelitian sejenis.
b. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin pemanen air dari udara.
c. Dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan yang dapat
ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada kalayak umum.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1. Metode-metode Penangkapan Air dari Udara
Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, metode untuk
menghasilkan air pun juga mulai berkembang pesat, diantaranya adalah dengan
cara: (a) Mesin pemanen air dari udara menggunakan angin (Dutch Rainmaker),
(b) Mesin penghasil air dari udara dengan mengunakan komponen AC (Air
Conditioner), (c) Mesin pemanen air dengan teknologi Fontus, (d) Jaring
penangkap air dari kabut.
Penjelasannya adalah sebagai berikut :
a. Mesin pemanen air dari udara menggunakan kincir (Dutch Rainmaker)
Teknologi yang lain untuk memanen air yaitu dengan Dutch
Rainmaker (DRM). Untuk menggerakkan mesin yang bekerja memanen air dari
udara, digunakan energi angin, sehingga tidak menambah beban akan kebutuhan
energi listrik yang berasal dari fosil. Meski ukuran kincir angin yang digunakan
relatif kecil (10-20 kali lebih kecil dari pada rata-rata kincir angin di Belanda),
dalam kondisi optimalnya DRM dapat memproduksi ±7.000 liter air/hari. Cara
kerja teknologi ini relatif sederhana, turbin angin menggerakkan pompa kalor
yang digunakan untuk mendinginkan udara yang mengalir masuk menuju Water
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Prodution Unit). Pendinginan akan mengurangi kemampuan udara menahan uap
air, sehingga kelebihan air di udara memadat dan menjadi tetesan air. Air yang di
ekstrasi ini ditampung dalam tangki penyimpanan air yang terletak di bagian
paling bawah unit untuk kemudian digunakan.
Gambar 2.1 Mesin Dutch Rainmaker
( Sumber : https://warstek.com )
b. Mesin penghasil air dari udara dengan menggunakan komponen AC (Air
Conditioner).
Air Conditioner (AC) merupakan sebuah mesin yang digunakan untuk
mengkondisikan udara di dalam ruangan sehingga suhu dalam ruangan tersebut
dapat diatur sesuai dengan keinginan. Namun dalam kerjanya AC juga
menghasilkan air melalui proses kondensasi. Berikut adalah komponen-komponen
dari AC : (a) Kompresor berfungsi untuk memompakan refrigeran yang
berbentuk gas agar tekanan dan temperaturnya meningkat, (b) Kondensor
berfungsi untuk menyerap panas pada refrigeran yang telah dikompresikan oleh
kompresor dan mengubah refrigeran yang berbentuk gas menjadi cair (dingin),
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
(c) Akumulator berfungsi untuk menampung refrigeran cair untuk sementara,
yang selanjutnya akan dialirkan menuju evaporator melalui expansion valve atau
dengan pipa kapiler sesuai dengan beban pendinginan yang dibutuhkan, (d) Katub
Expansi atau pipa kapiler berfungsi mengabutkan refrigeran ke dalam evaporator
agar refrigeran cair dapat segera berubah menjadi gas, (e) Evaporator berfungsi
untuk menyerap kalor dari udara melalui sirip-sirip pendingin evaporator
sehingga udara tersebut menjadi dingin.
Prinsip kerja mesin pemanen air dari udara yang menggunakan komponen
AC tidak jauh berbeda, yaitu meliputi : (1) penghisapan udara, yang berawal dari
udara luar ruangan oleh kipas sentrifugal pada evaporator, kemudian udara
tersebut bersentuhan dengan pipa coil yang di dalamnya terdapat cairan
refrigeran. Refrigeran inilah yang berfungsi untuk menyerap kalor yang ada di
dalam ruangan sehingga menjadi dingin kemudian terjadi penguapan refrigeran,
(2) Sirkulasi uap, dimana uap dari refrigeran tersebut akan disirkulasikan dari
evaporator menuju kondensor yang pada saat itu telah tejadi proses kompresi
yang mengakibatkan uap refrigeran tinggi dan masuk ke kondensor, (3)
Penurunan tekanan, pada saat kompresi berlangsung tekanan cairan refrigeran
cukup tinggi sehingga tekanan tersebut harus diturunkan dengan menggunakan
katup ekspansi atau dengan pipa kapiler. Katup ekspansi berfungsi mengatur laju
cairan refrigeran pada evaporator, (4) Udara keluar dari kondensor, pada tahap ini
udara akan menjadi panas dan udara ini akan dikeluarkan dengan bantuan kipas
sehingga menghasilkan embun yang akhirnya keluar menjadi cairan melalui pipa
evaporator. Gambar 2.2 menunjukkan rangkaian komponen AC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.2 Rangkaian komponen AC
c. Jaring Penangkap Air dari Kabut
Salah satu metode penangkapan air dari udara yang sangat sedehana adalah
dengan menggunkan jaring. Teknik ini hanya menggunakan tiang, jaring plastik
dan pipa-pipa kecil yang diletakkan di pegunungan. Jaring plastik yang
dibentangkan memototong jalur angin, sehingga butiran-butiran air yang
terkandung dalam kabut dialirkan ke tabung penyimpanan yang telah disiapkan.
Alat ini mampu menghasilkan 588 liter air per hari. Gambar 2.3. menujukkan
jaring penangkap air dari kabut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.3 Jaring Penangkap Air dari Kabut
(Sumber : https://sobatsepeda.wordpress.com)
2.1.2. Psychrometric Chart
Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
parameter-parameter udara pada keadaan tertentu. Untuk mengetahui nilai
parameter udara seperti entalpi (h), kelembapan relatif (RH), spesifik volume
(SpV), kelembaban spesifik (W), suhu udara basah (Twb), suhu udara kering (Tdb),
dan suhu titik embun (Tdp) pada keadaan tertentu dapat diperoleh apabila minimal
dua parameter sudah diketahui. Misalnya untuk keadaan udara pada suhu kering
(Tdb) dan suhu basah (Twb) tertentu, maka nilai h, RH, SpV, W, dan Tdp dapat
ditentukan, dengan mempergunakan Psychrometric Chart. Gambar 2.4
menunjukkan diagram dari psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 2.4 Psychrometric Chart
(Sumber : http://www.uigi.com)
2.1.2.1. Parameter-Parameter pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara dalam Psychrometric Chart antara lain : (a)
Dry-Bulb Temperature (Tdb), (b) Wet-Bulb Temperature (Twb), (c) Dew-Point
Temperature (Tdp), (d) Specific Humadity (W), (e) Volume Spesific (SpV), (f)
Relative Humidity (RH). Gambar 2.5 menunjukkan parameter-parameter pada
Psychrometric Chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Gambar 2.5. Parameter-Parameter pada Psychrometric Chart
(Sumber : http://web.uconn.edu )
a. Dry-Bulb Temperature (Tdb)
Dry-Bulb Temperature adalah suhu udara bola kering yang diperoleh melalui
pengukuran dengan mempergunakan termometer dengan kondisi bulb dalam
keadaan kering (bulb dari termometer tidak dibasahi dengan air).
b. Wet-Bulb Temperature (Twb)
Wet-Bulb Temperature adalah suhu udara bola basah yang diperoleh melalui
pengukuran dengan menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam
keadaan kering (bulb dari termometer diselimuti kain basah).
c. Dew-Point Temperature (Tdp)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Dew-Point Temperature adalah nilai suhu dimana uap air di dalam udara
mengalami proses pengembunan ketika udara didinginkan (suhu titik embun dari
uap air yang ada di udara).
d. Spesific Humidity (W)
Spesific Humidity adalah massa kandungan uap air di dalam setiap satu
kilogram udara kering (kg air
/kg udara kering).
e. Volume Specific (SpV)
Volume Specific adalah volume udara campuran dengan satuan meter kubik
per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan sebagai meter kubik udara kering
atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
f. Relative Humidity (RH)
Relative Humidity adalah persentase perbandingan jumlah air yang
terkandung dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam
1 m3 tersebut.
2.1.2.2. Proses-Proses pada Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada Psychrometric Chart antara lain : (a) proses
pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (b) proses
pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling
and humidifying), (d) proses pendinginan (cooling), (e) proses penaikkan
kelembapan (humidifying), (f) proses penurunan kelembapan (dehumidifying), (g)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying).
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan adalah proses penurunan
kalor sensibel dan penurunan kalor laten udara (Gambar 2.6). Pada proses
pendinginan dan penurunan kelembapan terjadi penurunan temperatur bola kering,
terperatur bola basah, penurunan entalpi, penurunan volume spesifik, penurunan
temperatur titik embun, dan penurunan kelembapan spesifik. Sementara itu
kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan, tergantung dari prosesnya.
Gambar 2.6 Proses Cooling and Dehumidifying
b. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan adalah proses penambahan kalor sensible ke udara
(Gambar 2.7). Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan : temperatur bola
kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Temperatur titik
embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 2.7 Proses Heating
c. Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan berfungsi untuk menurunkan
temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara (Gambar 2.8). Proses ini
menyebabkan perubahan suhu temperatur bola kering, temperatur bola basah, dan
kelembapan spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur bola kering
dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik
embun, kelembapan relatif, dan kelembapan spesifik.
Gambar 2.8 Proses Cooling and Humidifying (Evaporative Cooling)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
d. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga udara mengalami penurunan (Gambar 2.9). Pada proses pendinginan,
terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah, dan volume spesifik.
Namun, terjadi peningkatan pada kelembapan relatif. Pada kelembapan spesifik
dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada
Psychrometric Chart adalah garis horizontal ke arah kiri.
Gambar 2.9 Proses Cooling
e. Proses penaikkan kelembapan (humidifying)
Proses penaikkan kelembapan merupakan penambahan kandungan uap air ke
udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu
bola basah, titik embun, dan kelembapan spesifik. Garis proses pada
Psychrometric Chart adalah garis vertikal ke arah atas (Gambar 2.10).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Gambar 2.10 Proses Humidifying
f. Proses penurunan kelembapan (dehumidifying)
Proses penurunan kelembapan merupakan proses pengurangan kandungan
uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan
entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik. Garis proses pada
Psychrometric Chart adalah garis bertikal ke arah bawah (Gambar 2.11).
Gambar 2.11 Proses Dehumidifying
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan berfungsi untuk menaikkan
suhu bola kering dan menurunkana kandungan uap air pada udara. Pada proses ini
terjadi penurunan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan kelembapan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
relatif. Akan tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. Garis proses pada
Psychrometric Chart adalah ke arah kanan bawah (Gambar 2.12)
Gambar 2.12 Proses Heating and Dehumidifying
h. Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai dengan penambahan uap air. Pada
proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan
suhu bola kering. Garis pada Psychrometric Chart adalah ke arah kanan atas
(Gambar 2.13).
Gambar 2.13 Proses Heating and Humidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
2.1.2.3. Proses-Proses yang Terjadi pada Mesin Pemanen Air dari Udara
Gambar 2.14 menunjukkan proses-proses yang terjadi di dalam mesin
pemanen air dari udara. Pertama adalah proses pemadatan udara yang berfungsi
untuk menambah tingkat kelembapan spesifik udara pada ruangan sehingga kadar
air di dalam udara menjadi bertambah. Kemudian dilanjutkan dengan proses
pendinginan yang dilakukan oleh evaporator. Pada proses ini suhu udara menurun
dengan nilai kelembapan spesifik tetap. Selanjutnya proses pendinginan yang
disertai dengan dehumidifikasi, pada proses ini suhu udara menjadi dingin dan
kadar air di dalam udara menjadi berkurang dari sebelumnya. Kadar air pada
udara menjadi berkurang karena kadar air tersebut telah diproses menjadi air yang
menetes di dalam evaporator. Proses ini berlangsung pada kelembapan udara
100%. Proses yang terakhir adalah proses pemanasasan (heating). Pada proses ini
terjadi peningkatan suhu udara, hal ini terjadi karena udara melewati kondensor
dimana suhu pada kondensor sangat tingg sehingga udara yang melewati
kondensor akan meningkat suhunya, setelah udara melewati kondensor, udara
dibuang ke udara luar. Tujuan udara dilewatkan kondensor adalah untuk
mendinginkan kondensor.
Pada proses pemadatan udara, pemadatan udara dilakukan oleh kipas
angin dan blower. Ada 2 buah kipas dan 1 blower yang dipasang di depan
evaporator yang digunakan untuk proses pemadatan udara pada mesin pemanen
air dari udara ini. Untuk mengalirkan udara yang mendinginkan kondensor,
dipasang satu kipas yang diletakkan setelah kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 2.14 Proses-proses yang terjadi pada mesin pemanen air dari udara
Keterangan Gambar 2.14 :
A : Udara masuk sebelum dipadatkan.
B : Udara masuk evaporator setelah dipadatkan .
C : Proses pendinginan udara dan pengembunan uap air dari udara yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
berlangsung di dalam evaporator.
D : Udara dingin yang keluar dari evaporator.
E : Proses pemanasan udara di kondensor dan kompresor.
F : Udara keluar dari kondensor.
1 : Refrigeran masuk kompresor.
2 : Refrigeran masuk kondensor atau refrigeran keluar kompresor.
3 : Refrigeran masuk pipa kapiler atau refrigeran keluar kondensor.
4
P1
P2
:
:
:
Refrigeran masuk evaporator atau refrigeran keluar dari pipa kapiler.
Tekanan refrigeran untuk mengukur tekanan kerja evaporator (Pevap).
Tekanan refrigeran untuk mengukur tekanan kerja kondensor (Pkond).
2.1.2.4. Proses Udara yang Terjadi pada Mesin Pemanen Air dari Udara
pada Psychrometric Chart.
Proses perlakuan udara yang terjadi di dalam mesin pemanen air dari udara
pada Psychrometric Chart disajikan dalam Gambar 2.15 proses perlakuan udara
meliputi : (a) proses heating and humidifying, (b) proses pendinginan udara
(cooling), (c) proses pendinginan dan pengembunan uap air dari udara (cooling
and dehumidifying), (d) proses pemanasan udara (heating).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Gambar 2.15 Proses udara yang terjadi di dalam Mesin Pemanen Air dari Udara
pada Psychrometric Chart
Keterangan Gambar 2.15 :
a. A-B
Proses dari A ke B adalah proses pemanasan dan penaikan kelembapan
spesifik udara. Pada proses ini dibantu oleh kipas dan blower yang berfungsi
untuk memadatkan udara. Proses pemadatan udara ini menyebabkan kenaikkan
kelembapan spesifik dan suhu udara kering.
b. B-C
Proses B ke C adalah proses pendinginan udara yang dilakukan oleh
evaporator. Suhu udara menurun dengan nilai kelembapan spesifik tetap. Suhu
udara bergerak ke arah suhu titik embun udara (Tdp).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
c. C-D
Proses dari C ke D adalah proses pendinginan dan pengembunan udara yang
dilakukan oleh evaporator. Proses berlangsung pada kelembapan udara 100%.
Nilai kelembapan spesifik menjadi menurun. Hal ini dikarenakan sebagian uap air
telah mengalami pengembunan ketika udara didinginkan di evaporator.
d. D-E
Proses dari D ke E adalah proses pemanasan yang dilakukan oleh
kondensor dan kompresor. Pada proses ini terjadi peningkatan suhu udara, hal ini
terjadi karena udara melewati kondensor dimana suhu pada kondensor sangat
tinggi sehingga udara yang melewati kondensor akan meningkat suhunya, setelah
udara melewati kondensor, udara dibuang ke udara luar. Tujuan udara dilewatkan
kondensor adalah untuk mendinginkan kondensor.
e. Tevap
Titik Tevap adalah suhu kerja evaporator pada mesin pemanen air dari udara.
f. Tkond
Titik Tkond adalah suhu kerja kondensor pada mesin pemanen air dari udara.
2.1.2.5. Proses-Proses Perhitungan Pada Psychrometric Chart
Dari data yang diperoleh di dalam penelitian dan dengan mempergunakan
Psychrometric Chart dapat dihitung : (a) Laju aliran massa air yeng diembunkan,
(b) Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara, (c) Laju aliran
massa udara, (d) Debit aliran udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
a. Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁ air)
Laju aliran massa air yang diembunkan dihitung menggunakan Persamaan (2.1).
m i m i
…(2.1)
Keterangan pada Persamaan (2.1) :
ṁ air : Laju aliran massa air (kg
/jam)
m air : Massa air yang dihasilkan (kg)
∆t : Selang waktu yang digunakan (jam)
b. Bes ny pe ub h n k ndung n u p i pe s u n m ss ud (∆w)
Besar kandungan uap air persatuan massa udara dapat dihitung dengan
Persamaan (2.2).
∆w = wA - wB …(2.2)
Keterangan pada Persamaan (2.2) :
∆w : Pertambahan kadungan uap air (kgair/kgudara)
wA : Kelembapan spesifik udara setelah masuk evaporator (kgair/kgudara)
wB : Kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator (kgair/kgudara)
c. Laju aliran massa udara ( udara)
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).
m ud ṁ i
- B
…(2.3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Keterangan pada Persamaan (2.3) :
wA : Kelembapan spesifik udara setelah masuk evaporator (kgair/kgudara)
wB : Kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator (kgair/kgudara)
ṁ udara : Laju aliran massa udara (kgudara/jam)
ṁ air : Laju aliran massa air (kgudara/jam)
d. Debit aliran udara ( )
Debit aliran udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).
m ud
ud .…(2.4)
Keterangan pada Persamaan (2.4) :
: Debit aliran udara (m3 / jam)
udara : Laju aliran massa udara (kgudara/jam)
udara : Massa jenis udara (1,2 kgudara / m3)
2.1.3. Siklus Kompresi Uap pada Mesin Pemanen Air dari Udara
2.1.3.1. Siklus Kompresi Uap
Siklus kompresi uap merupakan siklus yang digunakan pada mesin
pendingin. Siklus ini menggunakan kompresor sebagai alat pemompa refrigeran,
yang mana uap refrigeran bertekanan rendah yang masuk pada sisi penghisap
ditekan di dalam kompresor sehingga berubah menjadi uap bertekanan tinggi
yang kemudian dikeluarkan pada sisi keluaran. Suhu kerja evaporator lebih
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
rendah dari suhu udara yang melewati evaporator sementara suhu kerja
kondensor lebih tinggi dari suhu udara yang melewati kondensor. Kompresor
dapat bekerja karena adanya aliran listrik yang diberikan pada kompresor.
2.1.3.1.1. Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap yang digunakan pada
mesin pemanen air dari udara dapat dilihat pada Gambar 2.16
Gambar 2.16 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Qin adalah besarnya energi kalor yang dihisap oleh evaporator persatuan massa
refrigeran, Qout adalah besarnya energi kalor yang dikeluarkan atau dilepaskan
oleh kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja yang dilakukan
oleh kompresor persatauan massa refrigeran. Pada penelitian ini Qin dihisap dari
udara yang dialirkan ke evaporator oleh kipas evaporator dan Qout adalah kalor
yang dilepaskan dari kondensor ke udara yang melewati kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
2.1.3.1.2. Siklus Kompresi Uap Pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18
Gambar 2.17 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 2.18 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
Dalam siklus kompresi uap, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu :
a. Proses 1-2 : Proses Kompresi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Proses 1-2 adalah proses kompresi, yang merupakan proses untuk
menaikkan tekanan refrigeran. Proses ini terjadi di kompresor. Proses ini
berlangsung secara iso-entropi (proses berlangsung pada entropi (s) yang
konstan). Kenaikan tekanan yang dialami refrigeran yang berupa gas lanjut
bertekanan rendah menyebabkan suhu refrigeran pun ikut mengalami kenaikan,
dengan nilai suhu yang lebih tinggi dari suhu ruangan. Hal ini dimaksudkan agar
suhu kerja kondensor lebih tinggi dari suhu yang ada di sekitar kondensor,
sehingga akan terjadi proses perpindahan kalor dari kondensor ke udara sekitar.
Pada proses ini entalpi refrigeran mengalami peningkatan dari h1 ke h2.
b. Proses 2-2a : Proses desuperheating
Proses 2-2a merupakan proses desuperheating, pada proses ini terjadi proses
penurunan suhu pada tekanan yang tetap. Proses ini terjadi ketika refrigeran mulai
memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi
diturunkan suhunya sampai memasuki titik gas jenuh dan dapat berlangsung
karena suhu refrigeran yang ada di dalam pipa kondensor lebih tinggi
dibandingkan dengan suhu lingkungan di sekitar kondensor.
c. Proses 2a-3a : Proses kondensasi
Proses 2a-3a merupakan proses kondensasi atau proses pengembunan
refrigeran, atau pelepasan kalor dari refrigeran ke lingkungan di sekitar kondensor
yang berlangsung pada suhu dan tekanan yang konstan atau tetap. Proses
pengembunan adalah proses perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh.
Pada proses kondensasi ini entalpi refrigeran mengalami penurunan.
d. Proses 3a-3 : Proses subcooling
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Proses 3a-3 adalah proses subcooling atau juga disebut dengan proses
pendinginan lanjut. Pada proses ini terjadi pelepasan kalor dari refrigeran ke
lingkungan di sekitarnya, sehingga suhu refrigeran keluar dari kondensor menjadi
lebih rendah dari suhu cair jenuh (atau menjadi kondisi cair lanjut). Hal ini agar
refrigeran dapat lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler. Pada proses
subcooling, entalpi dan entropi dari refrigeran mengalami penurunan. Proses
subcooling terjadi pada tekanan yang tetap.
e. Prose 3-4 : Proses throttling
Proses 3-4 merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan
berlangsung pada entalpi yang konstan. Proses ini berlangsung selama refrigeran
mengalir di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran mengalami perubahan
fase dari cair lanjut menuju ke fase campuran (campuran fase cair dan fase gas).
Akibat dari penurunan tekanan tersebut, suhu refrigeran mengalami penurunan
juga. Suhu keluar pipa kapiler diasumsikan sama dengan suhu kerja evaporator.
Entropi refrigeran mengalami kenaikan pada proses ini.
f. Proses 4-1a : Proses evaporasi
Proses 4-1a merupakan proses evaporasi atau penguapan. Ketika proses ini
berlangsung, akan terjadi perubahan fase, dari fase campuran (gas dan cair)
menuju ke fase gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena suhu refrigeran lebih
rendah dari pada suhu lingkungan disekitar evaporator, sehingga terjadi proses
penyerapan kalor dari lingkungan di sekitar evaporator ke dalam evaporator.
Proses ini terjadi pada tekanan dan suhu yang konstan. Nilai entalpi refrigeran
mengalami proses peningkatan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
g. Proses 1a-1 : Superheating
Prose 1a-1 merupakan proses superheating atau pemanasan lanjut. Proses
ini terjadi karena masih terjadi adanya aliran kalor dari lingkungan ke refrigeran
meskipun refrigeran sudah mencapai suhu gas jenuh. Akibatnya refrigeran yang
akan masuk ke kompresor berada pada fase gas panas lanjut (gas suhu refrigeran
lebih tinggi dari suhu gas jenuh). Pada proses ini akan mengakibatkan kenaikan
suhu refrigeran. Nilai entalpi juga akan mengalami kenaikan.
2.1.3.2. Komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen penyusun siklus kompresi uap pada dasarnya terbagi menjadi
dua kelompok. Pembagian ini berdasarkan keutamaan dari alat atau komponen
tersebut. Komponen dari siklus kompresi uap tersebut adalah :
2.1.3.2.1. Komponen Utama
Komponen yang keberadaannya mutlak harus berada di dalam sistem
refrigerasi tersebut dikelompokkan menjadi komponen utama. Dinamakan
demikian karena jika salah satu komponen tersebut tidak ada di dalam sistem,
maka sistem tersebut tidak akan dapat bekerja sama sekali. Komponen utama
yang digunakan pada siklus kompresi uap terdapat empat komponen. Dengan
hanya menggunakan keempat komponen tersebut mesin siklus kompresi uap
dapat bekerja.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Komponen utama mesin siklus kompresi uap terdiri dari (a) Kompresor, (b)
Kondensor, (c) Pipa Kapiler, (d) Evaporator, (e) Refrigeran, dan berikut
penjelasannya :
a. Kompresor
Kompresor adalah jantung dari mesin siklus kompresi uap, dengan kata lain
kompresor merupakan komponen yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan
mensirkulasikan refrigeran ke semua komponen mesin siklus kompresi uap.
Kompresor didesain dan dirancang agar dapat bekerja dalam jangka waktu yang
panjang walaupun digunakan secara terus-menerus dalam mesin siklus kompresi
uap. Untuk mendapatkan performa seperti yang diharapkan, maka kompresor
harus bekerja sesuai dengan kondisi yang diharapkan, terutama kondisi temperatur
dan tekanan refrigeran pada saat masuk dan meninggalkan katup kompresor.
Kompresor juga berfungsi untuk memastikan bahwa temperatur regrigeran
yang disalurkan ke kondensor harus lebih tinggi dari temperatur lingkungan
sekitar. Hal ini dimaksudkan untuk membuang panas gas refrigeran yang berada
di kondensor ke lingkungan sekitar. Akibatnya temperatur refrigeran dapat
diturunkan walaupun tekanannya tetap. Oleh karena itu kompresor harus dapat
mengubah kondisi gas refrigeran yang bertemperatur rendah dari evaporator
menjadi gas yang bertemperatur tinggi pada saat meninggalkan saluran discharge
kompresor. Tingkat temperatur yang harus dicapai tergantung pada jenis
refrigeran dan temperatur lingkungan sekitarnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Pada mesin siklus kompresi uap terdapat beberapa macam kompresor yang
biasanya digunakan. Semua jenis kompresor memiliki keunggulan masing-
masing. Dari kesemua jenis kompresor, pemilihan kompresor bergantung pada
kapasitas penggunaan mesin siklus kompresi uap dan penggunaan refrigeran pada
mesin siklus kompresi uap tersebut. Gambar 2.19. menunjukkan kompresor.
Gambar 2.19 Kompresor
(Sumber : http://andriemultiteknik.com )
b. Kondensor
Di dalam mesin siklus kompresi uap, kondensor adalah suatu komponen yang
berfungsi untuk merubah fasa refrigeran dari gas bertekanan tinggi menjadi cairan
bertekanan tinggi atau dengan kata lain pada kondensor ini terjadi proses
kondensasi. Rerigeran yang telah berubah menjadi cair tersebut kemudian
dialirkan ke evaporator melalui pipa kapiler. Gambar 2.20 menunjukkan
kondensor yang dipergunakan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Agar proses perubahan fasa yang diinginkan ini dapat terjadi, maka
kalor/panas yang ada di dalam refrigeran bertekanan tinggi harus dibuang keluar
dari sistem yaitu dibuang ke lingkungan sekitar. Adapun kalor ini berasal dari 2
sumber, yaitu :
1. Kalor yang diserap refrigeran ketika mengalami proses evaporasi.
2. Kerja yang dilakukan di kompresor selama terjadinya proses kompresi.
Gas refrigeran bertekanan rendah dikompresi sehingga menjadi gas refrigeran
bertekanan tinggi dimana temperatur kondensasinya lebih tinggi dari temperatur
media pendingin kondensor. Media pendingin yang umum digunakan biasanya
air, udara, atau kombinasi keduanya.
Dengan temperatur kondensasi yang lebih tinggi dari media pendingin maka
akan dengan mudah terjadinya proses perpindahan kalor dari refrigeran ke media
pendingin. Seperti kita ketahui sec umum “k lor akan mengalir dari substansi
yang bertempe u lebih inggi ke subs nsi y ng be emp u lebih end h”.
Proses perpindahan kalor di kondensor terjadi dalam tiga tahapan, yaitu :
1. Penurunan suhu refrigeran pada proses desuperheating sampai mencapai
temperatur kondensasi. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor sensibel.
2. Perubahan fasa refrigeran dari fasa gas menjadi fasa cair. Pada proses ini
terjadi perpindahan kalor laten, dinamakan dengan proses kondensasi.
3. Pelepasan kalor dari refrigeran cair (sub-cooling) ke media pendingin. Pada
proses ini terjadi perpindahan kalor sensibel. Proses ini dinamakan dengan
proses pendinginan lanjut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Kapasitas kondensor adalah kemampuan kondensor untuk melepas kalor dari
refrigeran (sistem) ke media pendingin. Ada empat hal yang mempengaruhi
kapasitas kondensor, yaitu :
1. Material (bahan pembuat kondensor).
2. Luas area kondensor.
3. Perbedaan temperatur.
Gambar 2.20 Kondensor
(Sumber : http://andriemultiteknik.com )
c. Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen utama yang berfungsi untuk
menurunkan tekanan dan suhu refrigeran. Fungsi utama dari pipa kapiler ini
sangat vital karena menghubungkan dua bagian tekanan yang berbeda, yaitu
tekanan tinggi dan tekanan rendah. Refrigeran bertekanan tinggi sebelum
melewati pipa kapiler akan diturunkan tekanannya. Akibat dari penurunan tekanan
ini akan menyebabkan penurunan suhu. Pada bagian inilah (pipa kapiler)
refrigeran mencapai suhu terendah. Pipa kapiler terletak antara saringan (filter)
dan evaporator. Penurunan tekanan dapat terjadi, karena ukuran pipa yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
berdiameter kecil. Ketika refrigeran mengalir, gesekan antara fluida dengan
permukaan pipa sangat besar, sehingga tekanan menjadi turun. Gambar 2.21
menunjukkan pipa kapiler yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 2.21 Pipa Kapiler
d. Evaporator
Evaporator merupakan sebuah media penguapan cairan refrigeran yang
berasal dari pipa kapiler atau dari katup ekspansi. Penguapan ini bertujuan untuk
menyerap panas dari lingkungan di sekitar evaporator. Evaporator sering juga
disebut cooling coil, boiler, dan lain-lain tergantung dari bentuknya. Karena
kegunaan dari evaporator berbeda-beda, maka evaporator dibuat dalam berbagai
macam bentuk, ukuran dan perencanaan. Gambar 2.22 menunjukkan evaporator
yang dipergunakan dalam penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Gambar 2.22 Evaporator
e. Refrigeran
Refrigeran merupakan bahan pendingin atau fluida yang digunakan oleh mesin
siklus kompresi uap untuk menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke
gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair
(kondensasi). Sehinggan refrigeran dapat dikatakan sebagai pemindah panas
dalam sistem pendingin. Gambar 2.23 menunjukkan refrigeran yang
dipergunakan.
Syarat-syarat untuk kriteria bahan pendingin yang digunakan dalam mesin
siklus kompresi uap adalah :
1. Tidak beracun.
2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara,
pelumas dan sebagainya.
3. Tidak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem
pendingin.
4. Mempunyai titik didih rendah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Berikut tanda-tanda jika mesin siklus kompresi uap kekurangan refrigeran
(under charged) :
1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih rendah.
2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih rendah.
3. Pada pipa masuk menuju ke evaporator terjadi bunga es.
4. Pendinginan yang kurang baik.
Berikut tanda-tanda jika mesin siklus kompresi uap kelebihan refrigeran (over
charged) :
1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih tinggi.
2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih tnggi.
3. Kompresor bersuara lebih keras.
4. Pendinginan kurang baik.
Gambar 2.23 Refrigeran R22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
2.1.3.2.2. Komponen Pendukung
Komponen pendukung adalah komponen yang apabila tidak terpenuhi maka
sistem masih dapat bekerja, karena fungsi dari komponen ini hanyalah sebagai
pelengkap agar sistem dapat bekerja dengan baik. Alat pendukung ini dapat
berfungsi sebagai alat kontrol ataupun alat pengukur. Jadi untuk dapat
menghasilkan kerja sistem yang seimbang dengan efisiensi yang tinggi diperlukan
adanya komponen pendukung ini.
Komponen pendukung mesin siklus kompresi uap terdiri dari : (a) Filter, (b)
Low Pressure Gauge, (c) High Pressure Gauge, (d) Kipas dan Blower. Berikut
penjelasannya :
a. Filter
Filter merupakan alat yang digunakan untuk menyaring kotoran-kotoran yang
terbawa oleh refrigeran cair ke dalam sistem. Kotoran tersebut dapat berupa debu
kotoran krosi/karat, perak dari pengelasan ataupun uap air. Jika filter ini sampai
mengalami kerusakan, maka kotoran yang lolos dari filter akan menyebabkan
penyumbatan pada pipa kapiler, hal ini akan menyebabkan sirkulasi refrigeran
menjadi terganggu. Gambar 2.24 menunjukkan filter yang dipergunakan dalam
penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Gambar 2.24 Filter
b. Low Pressure Gauge
c. Low Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran saat
refrigeran masuk ke kompresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada
umumnya memiliki warna biru. Tekanan yang terukur adalah tekanan kerja
evaporator atau tekanan rendah dari mesin siklus kompresi uap. Gambar 2.25
menunjukkan Low Pressure Gauge
Gambar 2.25 Low pressure Gauge
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
d. High Pressure Gauge
High Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran saat
refrigeran keluar dari kmpresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya
adalah memiliki warna merah. Tekanan yang terukur adalah tekanan kerja
kondensor atau tekanan tinggi dari mesin siklus kompresi uap. Gambar 2.26
menunjukkan High pressure gauge.
Gambar 2.26 High pressure gauge
Tabel 2.1 Nilai maksimum dan minimum Pressure Gauge
Satuan Tekanan Rendah Tekanan Tinggi
Psi 0 - 250 0 - 500
Kgf/cm2 0 – 17.5 0 - 35
R-12 -40 - 100 20 - 160
R-22 -50 - 60 0 - 160
R-502 -80 - 60 20 - 160
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
e. Kipas dan Blower
Kipas dan blower berfungsi untuk mengalirkan udara dari luar ruangan ke
dalam ruangan. Jika kondisi aliran udara terjadi hambatan, dapat terjadi proses
pemadatan udara. Pemadatan udara ini berfungsi untuk menambah jumlah uap air
yang ada di dalam ruang pemadatan, per kg udara keringnya. Gambar 2.27
menunjukkan kipas dan blower yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 2.27 Kipas dan Blower
( www.google.com)
2.1.3.3. Perhitungan-Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Dengan melihat diagram P-h, nilai entalpi yang berada di dalam siklus
kompresi uap dapat diketahui. Dengan diketahuinya nilai entalpi maka nilai kerja
kompresi (Win), nilai kalor yang keluar (Qout), nilai kalor yang masuk (Qin),
koefisien prestasi (COP), dan nilai efisiensi dapat dihitung.
a. Kerja Kompresor (Win)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran adalah perubahan entalpi yang
terjadi dari titik 1-2. Perubahan entalpi yang terjadi dapat dihitung dengan
Persamaan (2.5) :
Win = h2 – h1 …(2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ
/kg)
h1 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk ke kompresor (kJ
/kg)
h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari kompresor (kJ
/kg)
b. Besarnya Energi Kalor yang Dilepas Oleh Kondensor (Qout)
Besarnya kalor yang dilepas oleh kondensor adalah perubahan entalpi yang
terjadi di dalam mesin dari titik 2-3. Perubahan entalpi yang terjadi dapat dihitung
dengan Persamaan (2.6) :
Qout = h3 – h2 …(2.6)
Pada Persamaan (2.6) :
Qout : Jumlah kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran
(kJ
/kg)
h3 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk ke kondensor (kJ
/kg)
h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari kondensor (kJ
/kg)
c. Besarnya Energi Kalor yang Diserap Oleh Evaporator (Qin)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah perubahan entalpi yang
terjadi di dalam mesin dari titik 4-1. Perubahan entalpi yang terjadi dapat dihitung
dengan Persamaan (2.7) :
Qin = h1 – h4 …(2.7)
Pada Persamaan (2.7) :
Qin : Jumlah kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran
(kJ
/kg)
h1 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar dari evaporator (kJ
/kg)
h4 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk ke evaporator (kJ
/kg)
d. COPaktual dan COPideal
COP (Coefficient Of Performance) merupakan besaran yang menyatakan
kemampuan sistem untuk menarik kalor dari ruangan (di evaporator) per satuan
daya kompresor.
COPaktual
COPaktual yaitu COP yang sebenarnya dimiliki oleh mesin siklus kompresi uap.
COPaktual dapat diketahui dengan menggunakan Persamaan (2.8) :
COPactual =
…(2.8)
Pada Persamaan (2.8) :
COPaktual : Koefisien prestasi kerja mesin siklus kompresi uap secara aktual
Qin : Jumlah kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa
refrigeran (kJ
/Kg)
Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ
/Kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
COPideal
COPideal yaitu COP maksimal yang dapat dimiliki oleh suatu mesin siklus
kompresi uap. COPideal dapat diketahui dengan menggunakan Persamaan (2.9) :
COPideal =
…(2.9)
Pada Persamaan (2.9) :
COPideal : Koefisien prestasi kerja mesin pendingin secara ideal
Te : Suhu mutlak evaporator (K)
Tc : Suhu mutlak kondensor (K)
e. Efisien Mesin Pendingin
Hasil dari perbandingan nilai COPaktual dan COPideal menghasilkan nilai
efisiensi sistem refrigerasi dengan Persamaan (2.10) :
k u l
ide l …(2. )
Pada Persamaan (2.10) :
Ƞ : Efisiensi mesin pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
2.2. Tinjauan Pustaka
Khairil dkk (2009) meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler terhadap
kinerja mesin pendingin. Menemukan bahwa temperatur pipa kapiler melalui
proses pendinginan memberikan pengaruh terhadap kondisi refrigerasi (nilai h).
Pendinginan tersebut membuat nilai entalpi semakin mengecil terutama pada
bagian keluar dari pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator. Semakin rendah
temperatur pendinginan, maka kapasitas refrigerasi akan mengalami kenaikan.
Untuk nilai COP, temperatur optimal dari pipa kapiler yaitu temperatur
pendinginan pada yang paling rendah (posisi thermostat 7, dengan nilai suhu ± -
20oC) dengan nilai COP sebesar 2,71.
Poernomo (2015) melakukan penelitian tentang karakteristik unjuk kerja
sistem pendingin (Air Conditioning) berdasarkan pada variasi putaran kipas
pendingin kondensor. Sistem pendingin ini terdiri dari kompresor, kondensor,
katub ekspansi, evaporator. Refrigeran yang digunakan adalah refrigeran R22.
Penelitian dilakukan dengan menambahkan alat ukur tekanan pada saluran katup
ekspansi dan penambahan alat ukur suhu pada kondensor. Metode yang digunakan
dalam penelitian ini adalah metode percobaan dengan menggunakan peralatan
mesin refrigerasi sistem pendingin udara di laboratorium Fluida. Untuk mencapai
harga unjuk kerja sistem pendingin yang lebih besar, dapat dilakukan dengan
menaikkan koefisien perpindahan kalor kondensasi dan dengan menambahkan
kecepatan udara pendingin pada kondensor. Untuk dapat menaikkan dan
menambahkan kecepatan udara pendingin pada kondensor dapat dilakukan
dengan menambah jumlah aliran udara udara yang akan melewati kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Oleh karena itu pada bagian kondensor dipasang kipas yang dapat diatur
kecepatannya, dengan tujuan untuk mengalirkan udara pada kondensor dengan
jumlah yang lebih banyak. Variasi putaran fan yang diterapkan pada penelitian ini
adalah 50 rpm sampai dengan 150 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin
banyaknya udara yang dialirkan melewati kondensor, maka temperatur kondensor
cenderung menurun dan kalor yang dilepas oleh kondensor juga cenderung
meningkat. Hal ini menyebabkan koefisien prestasi mesin pendingin semakin
meningkat. Percobaan menunjukkan temperatur kondensor adalah sekitar 41°C
dan kalor yang dilepas kondensor adalah 203,0 kJ/s.
Kusbandono dan Purwadi, melakukan penelitian pengaruh adanya kipas yang
dapat mengalirkan udara melintasi kondensor terhadap COP dan Efisiensi mesin
pendingin showcase. Diperlukan udara yang banyak untuk melintasi kondensor
guna menurunkan temperatur kondensor. Dalam penelitian kali ini sistem mesin
pendingin showcase terdiri dari kompresor, kondensor, pipa kapiler, dan
evaporator, sedangkan komponen tambahannya adalah filter, kipas dan
thermostate. Refrigeran yang digunakan adalah refrigeran R-134a. Dalam
penelitian ini pada bagian kondensor di pasang kipas angin (extra fan). Variasi
penilitian ini yang pertama adalah tanpa adanya kipas tambahan, yang kedua
adalah dengan 1 kipas tambahan dan yang ketiga adalah dengan adanya 2 kipas
tambahan. Dengan adanya kipas ini maka mekanisme perpindahan kalor berubah
dari perpindahan kalor secara bebas menjadi perpindahan kalor secara paksa. Hal
ini menyebabkan meningkatnya laju aliran kalor yang dibuang oleh kondensor
nilainya berturut-turut untuk: tanpa kipas, dengan 1 kipas, dengan 2 kipas sebesar:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
180 kJ/kg, 181 kJ/kg, dan 184 kJ/kg, menurunnya suhu kerja kondensor nilainya
berturut-turut untuk: tanpa kipas, dengan 1 kipas, dengan 2 kipas sebesar:
77.63°C, 65.52°C dan 55.29°C, menurunnya jumlah kalor yang diserap
evaporator nilainya berturut-turut untuk: tanpa kipas, dengan 1 kipas, dan dengan
2 kipas sebesar: 54 kJ/kg, 48 kJ/kg dan 45 kJ/kg, semakin ringannya kerja
kompresor, semakin meningkatnya COPaktual nilainya berturut-turut untuk: tanpa
kipas, dengan 1 kipas, dan dengan 2 kipas sebasar: 3,23 ; 3,56 dan 3,8 dan
meningkatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap nilainya berturut-turut untuk:
tanpa kipas, dengan 1 kipas dan dengan 2 kipas sebesar: 0,76 ; 0,77 dan 0,81.
Mastur dkk (2016) melakukan pengujian tentang pengaruh variasi beban,
waktu pendinginan dan temperatur ruang terhadap peforma mesin pendingin.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh terhadap waktu pendinginan
dan temperatur di dalam ruangan instalasi uji dengan menggunakan AC split
kapasitas ½ PK, dan untuk mengetahui proporsi beban manakah yang
menghasilkan laju beban aliran massa refrigeran, efek refrigerasi, daya kompresor
dan COP yang paling tinggi dari beban lampu. Variasi beban dalam pengujian ini
dihasilkan dari lampu sebesar 100 watt, 200 watt, 300 watt, 400 watt dan 500
watt. Refrigeran yang digunakan dalam pengujian ini adalah refrigeran R-22.
Hasil dari pengujian ini menunjukkan bahwa efek refrigerasi tertinggi pada
pengujian mengunakan beban lampu 100 watt yaitu 202,702 kJ/kg, dalam waktu
20 menit. Laju aliran massa refrigeran tertinggi pada pengujian ini menggunakan
beban lampu 500 watt, yaitu 0,060556 kg/s, dalam waktu 8 menit. Daya
kompresor tertinggi pada pengujian beban lampu 500 watt yaitu 0,701 kW, dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
waktu 8 menit. COP tertinggi pada pengujian dengan menggunakan beban lampu
300 watt yaitu 18,298 dalam waktu 4 menit. Penurunan temperatur pada ruang uji
sangat lambat, hal ini dikarenakan adanya pembebanan yang dihasilkan oleh
lampu yang semakin lama semakin bertambah.
Berdasarkan tinjauan pustaka yang penulis ambil dari penelitian para ahli di
atas dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan metode dari penelitian yang
dilakukan oleh Haroe Poernomo yaitu dengan menambah jumlah aliran udara
yang akan melewati kondensor dapat membuat menurunnya temperatur kondensor
serta meningkatnya kalor yang dilepas oleh kondensor. Hal ini juga menyebabkan
koefisiesn prestasi mesin pendingin semakin meningkat. Sementara itu,
berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kusbandono dan Purwadi yaitu
dengan adanya tambahan kipas yang dapat mengalirkan udara melewati
kondensor maka mekanisme perpindahan kalor berubah dari perpindahan kalor
secara bebas menjadi perpindahan kalor secara paksa. Hal ini menyebabkan nilai
laju aliran kalor yang dilepaskan kondensor semakin meningkat bergantung pada
banyaknya jumlah kipas yang digunakan. Semakin banyak kipas yang digunakan
maka nilai laju aliran kalor yang dilepaskan kondensor semakin meningkat. Hal
ini juga menyebabkan menurunnya suhu kerja kondensor, kalor yang diserap oleh
evaporator, namun nilai COP dan efisiensi semakin meningkat sebanding dengan
jumlah kipas yang digunakan. Dari penelitian yang sudah dilakukan oleh Khairil
dkk menunjukkan bahwa temperatur pipa kapiler melalui proses pendinginan
membuat nilai entalpi semakin menurun terhadap kondisi refrigerasi. Semakin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
rendah temperatur pendinginan maka kapasitas refrigeran akan mengalami
kenaikan. Sementara dengan metode yang dilakukan oleh Mastur dkk, yaitu
dengan melakukan penelitian dengan variasi terhadap beban lampu, temperatur
ruang dan waktu pendinginan menunjukkan bahwa efek refrigerasi tertinggi yaitu
pada sedikit beban yang digunakan, laju aliran massa refrigeran tertinggi yaitu
pada pengujian yang menggunakan beban yang paling tinggi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah mesin pemanen air dari udara, seperti tersaji
pada Gambar 3.1. Mesin bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap.
Ukuran mesin pemanen air dari udara adalah panjang x lebar x tinggi = 120
cm x 120 cm x 100 cm.
Gambar 3.1 Objek Penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Keterangan pada Gambar 3.1 :
A. Kipas
B. Blower
C. Evaporator
D. Pipa Kapiler
E. Filter
F. Kompresor
G. Kondensor
H. Gelas Ukur
3.2. Alat, Komponen dan Bahan, Alat Ukur Penelitian
Dalam proses pembuatan mesin pemanen air dari udara ini diperlukan alat
dan bahan sebagai berikut :
3.2.1. Alat
a. Gergaji kayu
Gergaji kayu digunakan sebagai alat pemotong kayu yang gunakan untuk
alas komponen mesin pemanen air dari udara.
b. Bor
Bor digunakan untuk membuat lubang agar pemasangan baut dapat
dimasukkan komponen yang dilubangi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
c. Meteran dan Mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang ukuran rangka, kayu yang
digunakan dalam proses pembuatan mesin pemanen air dari udara. Mistar
digunakan untuk mengukur suatu benda yang ukurannya kurang dari 30 cm.
d. Palu
Palu digunakan untuk membenamkan paku pada saat pemasangan kerangka
dan komponen mesin pemanen air dari udara.
e. Obeng
Obeng digunakan untuk mengencangkan mur dan baut.
f. Gunting dan Cutter
Gunting dan pisau cutter digunakan untuk membantu memotong
Styrofoam, lakban dan lem isolasi dalam proses pembuatan mesin pemanen air
dari udara.
g. Gerinda Tangan
Gerinda digunakan untuk mempermudah dan mempercepat pemotongan
komponen atau bahan yang sulit dipotong dengan gergaji biasa dalam
pembuatan kerangka mesin pemanen air dari udara.
h. Tang Kombinasi
Digunakan untuk melakukan pemotongan, penarikan, dan pengikatan
kawat pengencang komponen dilakukan dengan menggunakan tang
kombinasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
i. Tube cutter
Digunakan untuk melakukan mempermudah proses pengelasan pipa
tembaga.
j. Tube expander
Digunakan untuk memperlebar ujung pipa tembaga agar pipa yang
tersambung nantinya dapat tersambung dengan baik.
k. Las gas dan material gas
Digunakan untuk melakukan pengelasan pipa tembaga komponen dari
mesin pemanen air dari udara.
3.2.2. Bahan dan Komponen
Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin pemanen air dari
udara , antara lain sebagai berikut :
1. Kayu
Kayu digunakan sebagai alas rangka dan dinding mesin pemanen air dari
udara. Jenis dan ukuran kayu yang digunakan dalam pembuatan mesin
pemanen air dari udara ini adalah kayu nangka dengan ukuran tebal 3 cm,
lebar 4 cm, dan panjang 4 m.
2. Triplek
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Triplek digunakan sebagai dinding atau kerangka mesin pemanen air dari
udara triplek yang digunakan dalam pembuatan mesin ini memiliki ukuran
tebal 12 mm panjang 210 cm, dan tinggi 90 cm.
3. Lakban, lem G, lem kayu
Digunakan untuk merekatkan bahan dalam proses pembuatan mesin
pemanen air dari udara.
4. Paku, mur, dan baut
Digunakan untuk menyatukan rangka dan triplek agar tersambung kuat
dengan komponennya.
5. Kompresor
Spesifikasi kompresor yang dipakai dalam penelitian ini adalah kompresor
dengan tipe Hermetik jenis rotary, dengan daya kompresor 1 PK, tegangan
sebesar 220 volt, dan dengan arus sebesar 3,4 Ampere. Diameter kompresor
13 cm, tinggi kompresor 29,5 cm. Gambar 3.11 menunjukkan kompresor
Gambar 3.2 Kompresor hermatik jenis rotary
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
6. Kondensor
Spesifikasi dari kondensor yang digunakan dalam penelitian adalah jenis
kondensor berpendingin udara, jenis pipa bersirip, bahan pipa tembaga, bahan
sirip aluminium, dengan jumlah sirip adalah 135 sirip. Diameter kondensor
yang digunakan adalah 0,4 in (1,016 cm). Ukuran dari kondensor yang
digunakan adalah p x l x t = 58 cm x 20 cm x 35 cm. Gambar kondensor dapat
dilihat pada Gambar 2.20.
7. Pipa Kapiler
Spesifikasi pipa kapiler yang dipergunakan dalam penelitian adalah pipa
kapiler berdiameter 0,6 mm, panjang 40 cm, dan bahan pipa dari tembaga.
Gambar pipa kapiler dapat dilihat pada Gambar 2.21.
8. Evaporator
Spesifikasi evaporator yang digunakan dalam penelitian adalah evaporator
jenis pipa bersirip, dengan diameter pipa 0,4 inci dan bahan pipa evaporator
yaitu tembaga. Bahan sirip evaporator adalah aluminium. Ukuran evaporator
yang digunakan adalah p x l x t = 84 cm x 17 cm x 18 cm. Gambar evaporator
dapat dilihat pada Gambar 2.22.
9. Filter
Berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum refrigeran memasuki pipa
kapiler agar tidak terjadi penyumbatan dari kotoran lainnya. Filter yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
digunakan memiliki ukuran panjang 8 cm dan diameter 12 mm dengan bahan
yang digunakan bahan tembaga. Gambar filter dapat dilihat pada Gambar 2.24.
10. Refrigeran
Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigeran R22.
Gambar refrigeran dapat dilihat pada Gambar 2.23.
11. Kipas dan Blower
Kipas yang dipergunakan dalam mesin pemanen air dari udara ini
berjumlah 2 buah yang diletakkan di depan evaporator untuk proses
pemadatan udara saat akan melewati evaporator. Mesin ini juga menggunakan
1 buah blower yang udaranya diarahkan langsung masuk ke evaporator.
Spesifikasi kipas yang digunakan adalah :
Kipas 1
Jumlah sudu : 3 buah
Diameter kipas : 30 cm
Daya : 45 watt
Voltase : 220 volt
Kipas 2
Jumlah sudu : 3 buah
Diameter kipas : 30 cm
Daya : 45 watt
Voltase : 220 volt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Blower
Jenis : Blower angin keong speed
Diameter : 2”
Jumlah rpm : 3000 rpm
Voltase : 220 volt
Daya : 150 watt
12. Selang
Digunakan untuk mengalirkan air hasil pengembunan yang dihasilkan oleh
evaporator menuju gelas ukur. Ukuran selang yang digunakan adalah ¾ inchi.
3.2.3. Alat ukur Penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian, yaitu :
a. Pengukur suhu (thermometer) digital dan termokopel
Termokopel digunakan untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian. Cara kerja dari termokopel ini adalah pada ujung termokopel
diletakkan/ditempel pada bagian yang akan diukur temperaturnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Gambar 3.3 Termokopel
b. Thermometer Hygrometer Analog
Digunakan untuk mengukur suhu bola kering dan suhu bola basah udara
Gambar 3.4 Hygrometer
c. Stopwatch
Digunakan untuk mengukur waktu dalam penelitian. Waktu yang
dibutuhkan adalah setiap 15 menit dalam 2 jam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
d. Tachometer
Digunakan untuk mengukur kecepatan rotasi kipas dan blower yang
digunakan dalam penelitian.
Gambar 3.5 Tachometer
e. Gelas ukur dan timbangan
Gelas ukur digunakan untuk menampung jumlah air yang keluar dari
selang keluaran evaporator. Timbangan digunakan untuk menimbang volume
air yang dihasilkan mesin pemanen air dari udara.
Gambar 3.6 Gelas ukur dan Timbangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
3.3. Tata Cara Penelitian
3.3.1. Alur Penelitian
Pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada
Gambar 3.7
Gambar 3.7 Skematik Alur penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
3.3.2. Pembuatan Mesin Pemanen Air dari Udara
Langkah-langkah dalam pembuatan mesin pemanen air dari udara, yaitu :
a. Melakukan perancangan bentuk dan dimensi ukuran mesin pemanen air
dari udara
b. Membuat rangka mesin pemanen air dari udara menggunakan material
yang sudah dipersiapkan.
c. Memasang komponen utama siklus kompresi uap, yaitu : kompresor,
kondensor, pipa kapiler, evaporator pada rangka yang telah dibuat.
d. Melakukan pemasangan triplek sebagai penutup badan rangka mesin.
e. Menutup celah-celah antara komponen kayu dan triplek menggunakan
perekat agar sirkulasi dalam ruangan mesin bekerja optimal.
f. Melakukan pemvakuman untuk menghilangkan udara, uap air dan kotoran,
yang terjebak dalam mesin siklus kompresi uap, dengan langkah-langkah
sebagai berikut:
1. Mempersiapkan pressure gauge dengan 1 selang (low pressure), yang
dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya, dan 1 selang (high
pressure) yang dipasang pada tabung refrigeran.
2. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka, dan kran
tabung refrigeran diposisikan tertutup.
3. Menghidupkan kompresor, agar kotoran keluar melalui pipa kapiler
dan keluar ke filter.
4. Memastikan jarum pressure gauge menunjuk ke angka 0 Psia.
5. Memastikan tidak ada kebocoran sambungan pipa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
6. Mengelas ujung potongan pipa kapiler.
g. Melakukan proses pengisian refrigeran jenis R22, dengan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Memasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low
pressure) pada katup pengisian katup tengah pressure gauge, dan
ujung selang satunya disambungkan ke tabung refrigeran.
2. Menghidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran
secara perlahan-lahan. Setelah tekanan berada pada tekanan yang
diinginkan maka tutup kran pada tabung refrigeran.
3. Setelah selesai, lepaskan selang pressure gauge dan cek lubang katup,
sambungan pipa agar tidak terjadi kebocoran.
3.4. Motode Penelitian
Metode penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik
Mesin Universitas Sanata Dharma.
3.5. Variasi Penelitian
Variasi dilakukan terhadap peralatan yang digunakan untuk memasukkan
udara, yaitu :
a. 2 kipas dengan 1 blower
b. 1 kipas dengan 1 blower
c. 1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
3.6. Skematik Pengambilan Data
Gambar 3.8 Skematik pengambilan data
Keterangan Gambar 3.8 :
a. TA
Hygrometer ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TdbA) dan
suhu udara basah (TwbA) pada saat sebelum memasuki ruangan pemadatan.
b. TB
Hygrometer ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TdbB) dan
suhu udara basah (TwbB) pada saat di dalam ruangan pemadatan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
c. TD
Termokopel ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TdbD) yang
keluar dari evaporator.
d. TE
Termokopel ini digunakan untuk mengukur suhu udara kering (TdbE) yang
keluar dari kondensor.
e. T1
Termokopel ini digunakan untuk mengukur suhu kerja refrigeran
evaporator (Tevap).
f. T2
Termokopel ini digunakan untuk mengukur suhu kerja refrigeran
kondensor (Tkond).
g. P1
Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja evaporator saat
beroperasi (Pevap).
h. P2
Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja kondensor saat
beroperasi (Pkond).
3.7. Cara Pengambilan Data
Pengambilan data pada penelitian primer didasarkan pada apa yang
ditampilkan oleh alat ukur yang dipergunakan di dalam penelitian. Pada
penelitian ini, mempergunakan alat ukur : termokopel, hygrometer, gelas ukur,
timbangan, stopwatch, dll. Untuk data sekunder mempergunakan diagram p-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
untuk mendapatkan data entalpi, suhu kerja kondensor, suhu kerja evaporator,
dan mempergunakan psychrometric chart untuk mendapatkan data-data :
kelembapan relatif, kelembapan spesifik, suhu titik embun, suhu udara basah,
dll. Untuk mendapatkan data-data sekunder diperlukan data-data primer untuk
menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram p-h. Untuk mendapatkan
data-data pada psychrometric chart diperlukan data-data primer untuk
menggambarkan proses mesin pemanen air dari udara.
Langkah-langkah untuk mendapatkan data sebagai berikut :
a. Mempersiapkan alat ukur pada posisinya. Pastikan alat ukur sudah
dikalibrasi.
b. Memasang alat ukur.
c. Jika sudah siap semuanya, nyalakan mesinnya sesuai dengan variasinya.
d. Melakukan pencatatan data setiap 15 menit. Data-data penelitian dituliskan
pada tabel yang sudah dipersiapkan (Tabel 3.1)
e. Melakukan pengambilan data ulang dengan variasi yang lain.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Tabel 3.1 Tabel yang digunakan untuk mencatat hasil pengambilan data
3.8. Cara Mengelolah Data
Cara yang digunakan untuk menganalisis dan menampilkan hasil adalah :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam Tabel 3.1.
Kemudian hitung rata-rata dari 3 kali percobaan setiap variasinya.
b. Setelah mendapatkan hasil rata-rata, kemudian menggambarkan siklus
kompresi uap pada diagram P-h dengan menggunakan data dari suhu kerja
kondensor dan suhu kerja evaporator.
c. Mencari besarnya tekanan kondensor dan tekanan evaporator pada
diagram P-h dengan menggunakan suhu kerja kondensor dan suhu kerja
evaporator.
d. Mencari kerja kompresor persatuan massa refrigeran.
e. Menghitung kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.
f. Menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
g. Menghitung nilai COPaktual dan COPideal pada mesin pemanen air dari
udara.
h. Menghitung efisiensi mesin pemanen air dari udara.
i. Menggambarkan proses udara yang terjadi di dalam mesin pemanen air
pada psychrometric chart dengan menggunakan data-data suhu udara dari
hasil penelitian.
j. Menghitung massa air yang berhasil diembunkan, besarnya kandungan uap
air persatuan massa udara, laju aliran massa udara, dan debit aliran udara
dengan psychrometric chart yang telah digambarkan.
k. Menampilkan semua hasil data perhitungan dalam bentuk grafik.
l. Melakukan pembahasan terhadap hasil penelitian untuk berbagai variasi
penelitian.
3.9. Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan. Kesimpulan yang dibuat
dalam penelitian harus menjawab tujuan penelitian yang ada di Bab 1. Saran
dibuat untuk memberikan masukan agar jika penelitian dilakukan lagi, dapat
memberikan data hasil penelitian yang lebih baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
Data yang dicatat dari hasil penelitian mesin pemanen air dari udara yang
bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap pada setiap variasi antara lain :
suhu kerja evaporator (Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), suhu udara kering
(TdbA) dan suhu udara basah (TwbA) sebelum masuk mesin pemanen air dari
udara, suhu udara kering (TdbB) dan suhu udara basah (TwbB) setelah dipadatkan
di ruang pemadatan, suhu udara kering yang keluar dari evaporator (TdbD), suhu
udara kering yang keluar dari kondensor (TdbE) dan volume air yang dihasilkan
mesin pemanen air setiap 15 menit selama dua jam pengambilan data. Pengujian
dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap variasi dan kemudian menghitung rata-
rata dari ketiga variasi pengambilan data tersebut. Variasi dilakukan terhadap
peralatan yang digunakan untuk memasukkan udara (a) 2 kipas dengan 1 blower,
(b) 1 kipas dengan 1 blower, (3) 1 blower.
Kipas yang dipergunakan pada saat penelitian memiliki putaran kipas
sebesar 2600 rpm, daya 45 watt. Blower yang dipergunakan dalam penelitian
memiliki putaran kipas 3000 rpm, daya 150 watt. Hasil rata-rata dari setiap variasi
penelitian disajikan pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 4.1 Data hasil penelitian dengan variasi menggunakan 2 kipas dan 1 blower
No. Waktu
Variasi
Refrigeran
Pevap Pkond Tevap Tkond
(Menit) (Bar) (Bar) (oC) (
oC)
1 15
2 kipas dan 1
blower
6,74 33,32 9,7 75,20
2 30 6,77 33,50 9,8 75,47
3 45 6,74 33,61 9,7 75,63
4 60 6,76 33,63 9,8 75,67
5 75 6,81 33,95 10,0 76,13
6 90 6,78 33,81 9,9 75,93
7 105 6,80 33,74 10,0 75,83
8 120 6,81 33,92 10,0 76,10
Rata-rata 6,78 33,68 9,9 75,75
Tabel 4.1 Lanjutan data hasil penelitian dengan variasi menggunakan 2 kipas dan
1 blower
Waktu Udara Jumlah
Air TdbA TwbA TdbB TwbB TdbD TdbE
(Menit) (oC) (
oC) (
oC) (
oC) (
oC) (
oC) Liter
15 21,3 20,2 23,0 21,8 17,0 39,3 0,71
30 21,4 20,3 23,0 21,9 16,8 39,1 1,43
45 22,0 20,5 23,5 21,9 16,3 40,0 2,12
60 22,7 20,5 23,5 21,9 16,7 40,0 2,80
75 22,5 21,0 23,2 22,1 16,7 40,1 3,47
90 22,9 21,2 23,4 22,1 16,8 40,3 4,13
105 22,9 21,3 23,7 22,7 16,8 38,9 4,76
120 23,0 21,2 23,7 22,8 16,9 39,1 5,38
Rata-
rata 22,3 20,8 23,4 22,2 16,8 39,6
2,692
liter/jam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Tabel 4.2 Data hasil penelitian dengan variasi menggunakan 1 kipas dan 1 blower
No. Waktu
Variasi
Refrigeran
Pevap Pkond Tevap Tkond
(Menit) (Bar) (Bar) (oC) (
oC)
1 15
1 kipas dan 1
blower
6,60 32,76 9,0 74,3
2 30 6,54 32,95 8,7 74,6
3 45 6,68 33,43 9,4 75,7
4 60 6,76 33,86 9,8 76,0
5 75 6,74 33,83 9,7 76,0
6 90 6,77 33,94 9,8 76,1
7 105 6,72 33,81 9,6 75,9
8 120 6,67 33,76 9,3 75,9
Rata-rata 6,68 33,54 9,4 75,6
Tabel 4.2 Lanjutan data hasil penelitian dengan variasi menggunakan 1 kipas dan
1 blower
Waktu Udara Jumlah
Air TdbA TwbA TdbB TwbB TdbD TdbE
(Menit) (oC) (
oC) (
oC) (
oC) (
oC) (
oC) Liter
15 22,7 21,1 23,3 23,2 16,2 41,0 0,572
30 23,0 21,3 23,8 21,3 16,3 40,6 1,136
45 23,2 21,3 23,9 21,4 16,3 40,7 1,697
60 23,3 21,5 24,1 21,8 16,4 40,8 2,252
75 23,2 21,6 23,7 21,9 16,6 40,6 2,808
90 23,2 21,7 23,8 22 16,7 40,7 3,385
105 23,3 21,7 24,1 22 16,6 40,6 3,970
120 23,0 21,7 25 22 16,7 40,8 4,568
Rata-
rata 23,1 21,5 24 22 16,5 40,7
2,284
liter/jam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Tabel 4.3 Data hasil penelitian dengan variasi menggunakan 1 blower
No. Waktu
Variasi
Refrigeran
Pevap Pkond Tevap Tkond
(Menit) (Bar) (Bar) (oC) (
oC)
1 15
1 blower
6,62 32,48 9,1 73,9
2 30 6,60 32,36 9,0 73,7
3 45 6,61 32,68 9,0 74,2
4 60 6,62 32,78 9,1 74,4
5 75 6,65 32,78 9,2 74,4
6 90 6,67 33,02 9,3 74,7
7 105 6,64 32,92 9,2 74,6
8 120 6,65 32,97 9,2 74,7
Rata-rata 6,63 32,75 9,2 74,3
Tabel 4.3 Lanjutan data hasil penelitian dengan variasi menggunakan 1 blower
Waktu Udara Jumlah
Air TdbA TwbA TdbB TwbB TdbD TdbE
(Menit) (oC) (
oC) (
oC) (
oC) (
oC) (
oC) Liter
15 26,2 22,0 27,5 24,3 14,6 40,1 0,412
30 26,3 22,0 27,3 24,1 14,4 40,3 0,852
45 26,2 22,4 27,2 24,1 15,1 40,7 1,300
60 26,3 22,4 27,0 24,0 15,6 40,8 1,787
75 26,2 22,3 27,0 24,1 15,7 40,7 2,275
90 26,0 22,1 26,7 23,5 15,6 40,6 2,755
105 26,1 22,2 26,5 23,2 15,6 40,6 3,243
120 25,5 22,0 26,4 22,9 15,7 40,1 3,735
Rata-
rata 26,1 22,2 27 23,8 15,3 40,5
1,867
liter/jam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
4.2. Perhitungan
Data penelitian akan dianalisa menggunakan psychrometric chart dan
diagram P-h. Perhitungan yang dilakukan pada penelitian mesin pemanen air dari
udara yaitu perhitungan yang terkait pada psychrometric chart dan siklus
kompresi uap pada diagram P-h.
4.2.1. Siklus Kompresi Uap
Perhitungan-perhitungan di dalam siklus kompresi uap meliputi
perhitungan pada diagram P-h.
4.2.1.1. Diagram P-h
Diagram P-h digunakan untuk menganalisis unjuk kerja mesin siklus
kompresi uap pada mesin pemanen air dari udara. Salah satu contoh gambar
diagram P-h dari hasil penelitian pada variasi 2 kipas dengan 1 blower disajikan
pada Gambar 4.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Gambar 4.1. Siklus kompresi uap pada diagram P-h pada variasi
2 kipas dengan 1 blower
Gambar 4.1 menyajikan diagram P-h pada variasi 2 kipas dengan 1 blower
yang akan digunakan sebagai contoh pada analisis dan perhitungan. Diagram P-h
yang digunakan adalah diagram P-h R22, karena mesin pemanen air dari udara
menggunakan Freon R22. Data yang digunakan untuk menggambar diagram P-h
adalah suhu kerja evaporator (Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), tekanan
evaporator (P1), dan tekanan kondensor (P2). Dari hasil Gambar 4.1 dapat
diperoleh nilai entalpi h1, h2, h3 dan h4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Tabel 4.4. Data untuk nilai-nilai entalpi
Variasi h1 h2 h3 h4 Pevap Pkond
(kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (Bar) (Bar)
2 kipas dan 1 blower 404,8 449,9 301 301 6,78 33,68
1 kipas dan 1 blower 404,6 449,3 300,9 300,9 6,68 33,53
1 blower 404,1 448,7 300,8 300,8 6,63 32,75
4.2.1.2. Perhitungan pada Diagram P-h
Dari Gambar 4.1 bisa didapatkan beberapa data yang akan digunakan
untuk menganalisis karakteristik mesin siklus kompresi uap, diantaranya : besar
kalor yang diserap oleh evaporator (Qin), besar kalor yang dilepas oleh kondensor
(Qout), kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), COPaktual, COPideal, dan
efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ). Contoh perhitungan diambil dari data
variasi 2 kipas 1 blower yang dilakukan selama 2 jam.
a. Besar kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan Persamaan
(2.7). Perhitungan energi kalor yang diserap oleh evaporator sebagai berikut :
Qin = h1 – h4
= 404,8 kJ/kg – 301 kJ/kg
= 103,8 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Tabel 4.5. Data untuk hasil perhitungan dari Qin
No. Variasi Qin
(kJ/kg)
1 2 kipas dengan 1 blower 103,8
2 1 kipas dengan 1 blower 103,5
3 1 blower 103,3
b. Besar kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor yang dilepas oleh kondensor dapat dihitung dengan Persamaan
(2.6). Perhitungan energi kalor yang diserap oleh evaporator sebagai berikut :
Qout = h2 – h3
= 449,9 kJ/kg – 301 kJ/kg
= 148,9 kJ/kg
Tabel 4.6. Data untuk hasil perhitungan dari Qout
No. Variasi Qout
(kJ/kg)
1 2 kipas dengan 1 blower 148,9
2 1 kipas dengan 1 blower 148,4
3 1 blower 147,9
c. Kerja kompresor (Win)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitungan dengan
Persamaan (2.5). Perhitungan energi kalor yang diserap oleh evaporator sebagai
berikut :
Win = h2 – h1
= 444,9 kJ/kg – 404,8 kJ/kg
= 45,1 kJ/kg
Tabel 4.7. Data untuk hasil perhitungan dari Win
No. Variasi Win
(kJ/kg)
1 2 kipas dengan 1 blower 45,1
2 1 kipas dengan 1 blower 44,7
3 1 blower 44,6
d. Coefficient Of Performance aktual (COPaktual)
COPaktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.8). Perhitungan COPaktual
sebagai berikut :
COPaktual =
=
= 2,302
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Tabel 4.8. Data untuk hasil perhitungan COPactual
No. Variasi COPactual
1 2 kipas dengan 1 blower 2,302
2 1 kipas dengan 1 blower 2,315
3 1 blower 2,316
e. Coefficient Of Performance ideal (COPideal)
Satuan suhu yang dipergunakan untuk menghitung COPideal adalah kelvin (K).
Sebelum menghitung nilai COPideal satuan suhu Tevap dan Tkond harus diubah ke
kelvin. Maka nilai dari Tevap = 282,9 K dan nilai Tkond = 348,75 K. COPideal dapat
dihitung dengan Persamaan (2.9). Perhitungan COPideal sebagai beikut :
COPideal =
=
= 4,296
Tabel 4.9. Data untuk hasil perhitungan COPideal
No. Variasi COPideal
1 2 kipas dengan 1 blower 4,296
2 1 kipas dengan 1 blower 4,265
3 1 blower 4,335
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.10).
Perhitungan efisiensi mesin siklus kompresi uap sebagai berikut :
Ƞ =
=
= 53,57 %
Tabel 4.10 Data untuk hasil perhitungan efisiensi
No. Variasi Efisiensi
(%)
1 2 kipas dengan 1 blower 53,57
2 1 kipas dengan 1 blower 54,27
3 1 blower 53,43
4.2. Psychrometric Chart
Psychrometric chart digunakan untuk menganalisa proses-proses udara
yang terjadi di dalam mesin pemanen air dari udara saat sedang beroperasi. Salah
satu contoh gambar psychrometric chart dari hasil penelitian terhadap variasi 1
blower disajikan pada Gambar 4.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Gambar 4.2 Proses pemanenan air pada psychrometric chart pada variasi 1 bower
Pada Gambar 4.2, titik A adalah kondisi udara lingkungan sebelum
memasuki ruang pemadatan, titik B adalah kondisi udara setelah dipadatkan di
dalam ruangan pemadatan, titik C adalah kondisi udara yang masuk ke dalam
evaporator, titik D adalah kondisi udara setelah melewati evaporator, dan titik E
adalah kondisi udara yang keluar melewati kondensor.
Dari Gambar 4.1 dapat ditentukan nilai dari kelembapan relatif udara.
Nilai kelembapan relatif udara pada penelitian dibagi menjadi 2, yaitu:
kelembapan relatif udara sebelum dipadatkan (RHA) dan kelembapan relatif udara
setelah dipadatkan (RHB).
Tabel 4.11. Data untuk nilai RH
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
No. Variasi RHA RHB
(%) (%)
1 2 kipas dengan 1 blower 88 90
2 1 kipas dengan 1 blower 87 89
3 1 blower 79 81
4.2.1. Perhitungan pada Psychrometric Chart
Dari data-data yang telah diperoleh dengan mempergunakan
psychrometric chart pada Gambar 4.2, maka dapat dihitung nilai laju aliran massa
yang diembunkan ( ), besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa
udara (ΔW), laju aliran massa udara ( ), dan debit aliran udara ( ). Contoh
perhitungan diambil dari data penelitian pada variasi 1 blower.
a. Laju aliran massa air yang diembunkan ( )
Laju alian massa yang diembunkan dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.1). Dari data variasi 1 blower diketahui bahwa jumlah rata-rata air
yang dihasilkan selama dua jam adalah 3,734 liter atau sama dengan 3,734 kg,
jadi laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung sebagai berikut :
=
=
= 1,867 kgair/jam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Tabel 4.12. Data untuk hasil perhitungan
No. Variasi
air
(kgair/jam)
1 2 kipas dengan 1 blower 2,692
2 1 kipas dengan 1 blower 2,548
3 1 blower 1,867
b. Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (ΔW)
Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (ΔW) dapat
digunakan Persamaan (2.2). Contoh perhitungan diambil dari data penelitian pada
variasi 1 blower, sebagai berikut :
ΔW = WA - WB
= 0,0166 – 0,0118
= 0,0048 kgair/kgudara
Tabel 4.13. Data untuk hasil perhitungan (ΔW)
No. Variasi
Δw
(kgair/kgudara)
1 2 kipas dengan 1 blower 0,0048
2 1 kipas dengan 1 blower 0,0057
3 1 blower 0,0078
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
c. Laju aliran massa udara ( )
Laju aliran massa udara ( ) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.3). Contoh perhitungan menggunakan data variasi 1 blower sebagai
berikut :
=
=
= 239,36 kgudara/jam
Tabel 4.14. Data untuk hasil perhitungan laju aliran massa udara ( )
No. Variasi udara
(kgudara/jam)
1 2 kipas dengan 1 blower 560,83
2 1 kipas dengan 1 blower 447,02
3 1 blower 239,36
d. Debit aliran udara ( )
Debit aliran udara ( ) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4).
Contoh perhitungan menggunakan data variasi 1 blower sebagai berikut :
=
= ⁄
⁄
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
= 199,47 m3/jam
Tabel 4.15. Data untuk hasil perhitungan efisiensi ( )
No. Variasi
(m3/jam)
1 2 kipas dengan 1 blower 467,36
2 1 kipas dengan 1 blower 372,51
3 1 blower 199,47
4.3. Pembahasan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, semua data yang diperoleh akan
ditampilkan dalam bentuk diagram batang agar lebih mudah dalam memahami
dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian.
4.3.1. Pembahasan hasil data penelitian terhadap mesin siklus kompresi uap
Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh data berupa suhu kerja
evaporator (Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), tekanan kerja evaporator (Pevap)
dan tekanan kerja kondensor (Tkond) yang dapat digunakan untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada diagram P-h. Hasil yang didapat dari diagram P-h
berupa nilai entalpi untuk setiap variasi penelitian. Dari nilai entalpi tersebut dapat
diperoleh hasil perhitungan besar kalor persatuan massa refrigeran yang diserap
evaporator (Qin), besar kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
(Qout), nilai kerja kompresor (Win), Coefficient Of Performance aktual (COPaktual),
Coefficient Of Performance ideal (COPideal), dan nilai efisiensi (ƞ).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Dari hasil data perhitungan, energi kalor yang paling banyak diserap oleh
evaporator yaitu pada variasi 2 kipas dengan 1 blower dan energi kalor yang
paling banyak dilepaskan oleh kondensor yaitu pada variasi 2 kipas dan 1 blower.
Dan energi kalor yang paling sedikit diserap oleh evaporator dan energi kalor
yang paling sedikit dilepaskan oleh kondesor yaitu pada variasi 1 blower. Hal ini
dikarenakan semakin banyaknya peralatan yang digunakan untuk memasukkan
udara ke evaporator maka debit udara akan semakin besar dan akan membuat
energi kalor yang diserap oleh evaporator semakin besar juga. Diagram dapat
dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.
Gambar 4.3 Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
103,8
103,5
103,3
103
103.1
103.2
103.3
103.4
103.5
103.6
103.7
103.8
103.9
Qin
(k
J/k
g)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gambar 4.4 Energi kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Data hasil perhitungan kerja kompresor yang paling tinggi yaitu pada variasi 2
kipas dengan 1 blower dan yang paling rendah terjadi pada variasi 1 blower.
Kompresor bekerja pada tekanan yang berbeda-beda. Pada variasi 2 kipas dengan
1 blower kompresor bekerja pada tekanan kondensor dan suhu kerja kondensor
yang paling tinggi jika dibandingkan dengan variasi lainnya, sehingga kerja
kompresor menjadi lebih tinggi. Kerja kompresor untuk semua variasi dapat
dilihat pada Gambar 4.5.
148.9
148.4
147.9
147.4
147.6
147.8
148
148.2
148.4
148.6
148.8
149Q
ou
t (k
J/k
g)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gambar 4.5 Kerja kompresor untuk semua variasi penelitian (Win)
Dari hasil data penelitian COPaktual yang tertinggi terjadi pada variasi 1 blower
dan pada hasil data COPideal yang tertinggi terjadi pada variasi 1 blower juga.
Sedangkan pada variasi 2 kipas dan 1 blower didapatkan nilai terendah untuk
COPaktual dan COPideal. Nilai COPaktual adalah nilai kerja mesin yang sebenarnya
atau rasio dari besar kalor yang diserap evaporator terhadap kerja kompresor.
Yang mempengaruhi besarnya nilai COPaktual dan COPideal juga adalah nilai
entalpi dan suhu refrigeran mesin. Untuk nilai COPideal juga sangat berpengaruh
pada suhu saat evaporasi dan saat kondensasi.
45.1
44.7
44.6
44.3
44.4
44.5
44.6
44.7
44.8
44.9
45
45.1
45.2
Win
(k
J/k
g)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gambar 4.6 COPaktual untuk semusa variasi
Gambar 4.7 COPideal untuk semua variasi
Dapat dilihat dari Gambar 4.8 bahwa nilai efisiensi tertinggi terjadi pada
variasi 2 kipas dengan 1 blower, sedangkan efisiensi terendah terjadi pada variasi
2.302
2.315 2.316
2.290
2.295
2.300
2.305
2.310
2.315
2.320
CO
Pak
tual
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
4.296
4.266
4.335
4.220
4.240
4.260
4.280
4.300
4.320
4.340
4.360
CO
Pid
eal
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
1 blower. Dengan adanya tambahan peralatan yang diberikan untuk memasukkan
udara ke dalam mesin pemanen air dari udara dapat juga mempengaruhi efesiensi
kerja mesin siklus kompresi uap. Semakin banyaknya peralatan yang dipasang
untuk memasukkan udara maka air yang akan dihasilkan juga semakin banyak.
Gambar 4.8 Efisiensi untuk setiap variasi penelitian
4.3.2. Pembahasan hasil data penelitian terkait psychrometric chart
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh data berupa suhu udara
kering (TbdA) dan suhu udara basah (TwbA) sebelum masuk ruang pemadatan, suhu
udara kering (TdbB) dan suhu udara basah (TwbB) setelah melewati ruang
pemadatan, suhu udara kering yang keluar dari evaporator (TdbD), suhu udara
kering yang keluar dari kondensor (TdbE), dan jumlah volume air dari ketiga
variasi hasil penelitian. Dari data tersebut dapat digambarkan proses udara pada
mesin pemanen air dari udara pada psychrometric chart dan dapat diperoleh hasil
perhitungan berupa besar laju aliran massa air ( air), besarnya perubahan
53.57
54.28
53.43
53.00
53.20
53.40
53.60
53.80
54.00
54.20
54.40
Efis
ien
si (
%)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
kandungan uap air permassa refrigeran (Δw), besarnya laju aliran massa udara
( udara), dan debit aliran udara ( ).
Dari hasil data perhitungan, laju aliran massa air yang paling tinggi terjadi
pada variasi 2 kipas dengan 1 blower, dan laju aliran massa air paling sedikit
terjadi pada variasi 1 blower. Hal ini dikarenakan besarnya laju aliran massa air
berpengaruh terhadap banyaknya udara yang dimasukkan kedalam evaporator
dengan mempergunakan peralatan tambahan untuk memasukkan udara. Dengan
menggunakan tambahan peralatan seperti 2 buah kipas dan 1 blower
membuktikan bahwa hasil air yang dihasilkan lebih banyak dari variasi lainnya.
Hasil penelitian dapat untuk semua variasi dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9. Laju aliran massa air ( air) untuk semua variasi
Perubahan kandungan uap air persatuan massa refrigeran tertinggi dapat
dilihat pada variasi 1 blower. Sementara itu untuk variasi lainnya diperoleh
2.692 2.548
1.867
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
m a
ir (
kg
air
/jam
)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
kandungan uap air lebih rendah dari variasi 1 blower. Hal ini terjadi karena
pengujian dan pengambilan data berlangsung pada siang hari, dimana kelembapan
udara semakin tinggi dan membuat kandungan uap air juga semakin tinggi. Hasil
penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.10 untuk penelitian semua variasi.
Gambar 4.10 Perubahan kandungan uap air (Δw) pada semua variasi
Besarnya nilai laju aliran massa udara tertinggi terjadi pada variasi 2 kipas
dengan 1 blower dan nilai laju aliran paling rendah terjadi pada variasi 1 blower.
Hal ini terjadi karena penggunaan tambahan peralatan yang banyak yang
membuat jumlah uap air yang diembunkan paling tinggi. Hal ini terjadi pada
variasi 2 kipas dengan 1 blower, sehingga membuat nilai laju aliran massa udara
menjadi yang tertinggi dibandingkan dengan variasi lainnya. Hasil penelitian
untuk laju aliran massa udara dapat dilihat pada Gambar 4.11.
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
2 kipas dan 1blower
1 kipas dan 1blower
1 blower
Δw
(kg
air/
kgu
dar
a)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
Gambar 4.11 Laju aliran massa udara ( udara) untuk semua variasi
Debit aliran udara yang menghasilkan nilai tertinggi terjadi pada variasi 2
kipas dan 1 blower kemudian diikuti oleh variasi 1 kipas dan 1 blower dan yang
terakhir yang paling rendah terjadi pada variasi 1 blower. Hal ini karena debit
aliran udara berpengaruh pada laju aliran massa udara terhadap massa udara itu
sendiri. Bisa dilihat sebelumnya nilai massa udara tertinggi terjadi pada variasi 2
kipas dengan 1 blower, oleh karena itu untuk nilai debit aliran udara yang
tertinggi juga terjadi pada variasi 2 kipas dan 1 blower. Hasil penelitian semua
variasi dapat dilihat pada Gambar 4.12
560.83
447.02
239.36
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00𝑚
ud
ara
(kg u
dar
a/j
am)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
Gambar 4.12 Debit aliran udara ( ) untuk semua variasi
Pada Gambar 4.13 dapat dilihat bahwa volume air yang tertinggi terjadi pada
variasi yang menggunakan peralatan tambahan 2 buah kipas dan 1 blower.
Peralatan tambahan yang dipergunakan untuk memasukkan udara yang melewati
ruang pemadatan berguna untuk menambah volume air yang dihasilkan. Kipas
pemadat berfungsi untuk menambah kelembapan spesifik udara dari lingkungan
ke evaporator. Hal ini terjadi karena semakin banyaknya udara yang dimasukkan
ke evaporator yang telah melewati ruang pemadatan, udara tersebut menjadi lebih
padat dan membuat kelembapan spesifik lebih besar sehingga membuat
meningkanya volume air yang dihasilkan.
467.36
372.51
199.47
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
400.00
450.00
500.00𝑣
(m
3/j
am)
2 kipas dan 1 blower
1 kipas dan 1 blower
1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Gambar 4.13 Hasil volume air dari semua variasi penelitian
Dengan adanya peralatan tambahan seperti kipas dan blower yang
dipergunakan untuk memasukkan udara ke dalam mesin pemanen air dapat
membuat jumlah air yang akan dihasilkan lebih banyak. Hal ini dikarenakan kipas
pemadat membuat kelembapan spesifik meningkat dari lingkungan sekitar ke
evaporator yang akan membuat meningkatnya nilai kandungan uap air dalam
udara. Semakin banyaknya kipas yang digunakan makan kerja kompresor akan
semakin menurun. Namun jika kapasitas mesin sudah mencapai batasnya,
sebanyak apapun kipas yang ditambahkan tidak akan berpengaruh terhadap
penambahan jumlah air yang akan dihasilkan. Hal ini dikarenakan jika kipas yang
digunakan banyak maka jumlah udara yang akan melewati evaporator semakin
banyak dan akhirnya membuat udara hanya melewati evaporator tanpa terjadinya
pengembunan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh penulis dapat
disimpulkan sebagai berikut :
1. Mesin pemanen air dari udara sudah berhasil dirancang dan dirakit sesuai
dengan yang diinginkan yaitu mesin dapat bekerja dengan baik.
2. Karakteristik mesin siklus kompresi uap yang menghasilkan volume air
terbanyak (2,692 liter/jam) bila terdapat 2 kipas dan 1 blower, daya kompresor
sebesar 1 pk :
a. Nilai Win sebesar 40,1 kJ/kg.
b. Nilai Qin sebesar 103,8 kJ/kg.
c. Nilai Qout sebesar 143,9 kJ/kg.
d. Nilai COPaktual sebesar 2,589.
e. Nilai COPideal sebesar 4,269.
f. Nilai efisiensi yaitu sebesar 60,25 %.
3. Volume air tertinggi yang mampu dihasilkan mesin pemanen air dari udara
adalah 2,692 liter/jam yaitu pada variasi yang menggunakan peralatan
tambahan 2 buah kipas dengan 1 blower.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
5.2. Saran
Adapun saran yang penulis sampaikan dari hasil penelitian yaitu sebagai
berikut :
1. Cara terbaik untuk memperoleh volume air terbanyak adalah dengan
menggunakan tambahan peralatan yang digunakan untuk memadatkan udara
seperti blower dan kipas dengan kapasitas yang lebih besar agar diperoleh
volume air yang lebih banyak.
2. Pada penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan komponen-komponen
siklus kompresi uap yang masih baru.
3. Ketika melakukan penelitian serupa, dalam melakukan proses pengambilan
data sebaiknya pengambilan data dilakukan dalam waktu yang konstan agar
suhu yang didapat sesuai dengan yang diinginkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
DAFTAR PUSTAKA
Amt108. ”Komponen AC Split dan fungsinya”.
http://andriemultiteknik.com/2018/02/12/komponen-ac-split-dan-
fungsinya/ Diakses tanggal 12 Februari 2018.
Anwar, Khairil, Effendy. (2009). Efek Temperatur Pipa Kapiler terhadap Kinerja
Mesin Pendingin.
Khafidhin, Ali. ”Survival : Berbagai cara untuk memanen air dari udara”.
https://warstek.com/2018/01/27/survival/ Diakses tanggal 27 Januari 2018
Kusbandono, Wibowo dan Purwadi, P.K. (2016). Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi
Mesin Pendingin Showcase : Teknik Mesin – Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta. Yogyakarta.
Mastur, Setiyawan, Khanif dan Sugiantoro, Bambang. (2016). Pengarih Variasi
Beban, Waktu Pendinginan dan Temperatur Ruang terhadap Performa
Mesin Pendingin.
Prasetyo, Agus. (2018). Karakteristik Mesin Penangkap Air dari Udara yang
Menggunakan Komponen Mesin AC 1,5 PK. Skripsi pada Teknik Mesin
USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
Poernomo, Haroe. (2015). Karakteristik Unjuk Kerja Sistem Pendingin (Air
Conditioning) Berdasarkan pada Variasi Putaran Kipas Pendingin
Kondensor.
Riswoko. (2018). Mesin Penangkap Air dari Udara Menggunakan Siklus
Kompresi Uap dengan Kecepatan Putar Kipas 400 RPM dan 450 RPM.
Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.
”TABEL PROPERTIES”. http://www.uigi.com
Diakses tanggal 03 Mei 2017.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
LAMPIRAN
1. P-h diagram pada variasi 2 kipas dan 1 blower
2. P-h diagram pada variasi 1 kipas dan 1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
3. P-h diagram pada variasi 1 blower
4. Psychrometric Chart pada variasi 2 kipas dan 1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
5. Psychrometric Chart pada variasi 1 kipas dan 1 blower
6. Psychrometric Chart pada variasi 1 blower
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI