ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN...
Transcript of ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN...
i
ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN
MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN PENGARUH
PUTARAN KIPAS SEBELUM EVAPORATOR
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai
Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin
Disusun Oleh :
LAURENSIUS FRANS BERNAD
NIM : 155214036
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
ANALYSIS OF AQUADEST PRODUCING MACHINE USE A
VAPOR COMPRESSION CYCLE EQUIPPED WITH FAN
ROTATION BEHIND THE EVAPORATOR
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik in Mechanical Engineering
By
LAURENSIUS FRANS BERNAD
Student Number: 155214036
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN
MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN PENGARUH
PUTARAN KIPAS SEBELUM EVAPORATOR
Disusun oleh
Laurensius Frans Bernad
NIM 155214036
Telah disetujui oleh
Dosen Pembimbing Skripsi
Ir. P.K. Purwadi, M.T.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN
MESIN SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN PENGARUH
PUTARAN KIPAS SEBELUM EVAPORATOR
Dipersiapkan dan disusun oleh :
LAURENSIUS FRANS BERNAD
155214036
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal 15 Januari 2019
Susunan Dewan Penguji
Nama Lengkap Tanda Tangan
Ketua : Dr. Ir. Y.B. Lukiyanto, M.T. .............................
Sekretaris : Budi Setyahandana, S.T., M.T. .............................
Anggota : Ir. P.K. Purwadi, M.T. .............................
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 15 Januari 2019
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Dekan
Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 21 Desember 2018
Laurensius Frans Bernad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Laurensius Frans Bernad
Nomor Mahasiswa : 155214036
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Analisis Mesin Penghasil Aquades Menggunakan Mesin Siklus Kompresi
Uap dengan Pengaruh Putaran Kipas Sebelum Evaporator
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk
kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin maupun memberikan royalti kepada
saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 21 Desember 2018
Yang menyatakan,
Laurensius Frans Bernad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Pada dasarnya aquades merupakan air murni atau H2O yang berasal dari
proses destilasi atau proses penyulingan. Dibutuhkan proses penghasilan aquades
dengan cara yang lebih efisien, sederhana, praktis dan aman yaitu dengan
menggunakan mesin pendingin yang bekerja dengan sistem kompresi uap. Tujuan
dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan membuat mesin penghasil aquades
yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang dilengkapi dengan humidifier. (b)
Mengetahui volume aquades yang dihasilkan oleh mesin penghasil aquades yang
dilengkapi dengan humidifier untuk variasi putaran kipas maksimal yang
ditempatkan sebelum evaporator. (c) Mengetahui karakteristik mesin siklus
kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades yang menghasilkan
volume air terbanyak perjamnya, meliputi: Qin, Qout, Win, COPaktual (Coefficient of
Performance aktual), COPideal (Coefficient of Performance ideal), dan efisiensi
mesin.
Mesin yang diteliti merupakan mesin penghasil aquades dengan
menggunakan mesin siklus kompresi uap. Penelitian dilakukan di laboratorium
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Komponen mesin penghasil
aquades meliputi: kompresor dengan daya sebesar 1 PK serta menggunakan
refrigeran R-32, kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator, sistem pencurah air
dibuat menggunakan rangkaian 2 buah bak dengan luas penampang p x l x t : 34
cm x 31 cm x 32,5 cm, setiap bak diberi lubang berdiameter 2 mm, jarak antar
lubang 2 cm, air dialirkan menggunakan pompa berdaya 100 watt yang terhubung
dengan pipa PVC berdiameter 0,5 inch. Variasi penelitian dengan menggunakan
kipas berdaya 40 watt. Ukuran kotak mesin penghasil aquades berukuran p x l x t :
251 cm x 98,5 cm x 101 cm.
Mesin penghasil aquades berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Mesin
siklus kompresi uap yang digunakan memiliki nilai Qin sebesar 227 kJ/kg; Qout
sebesar 269 kJ/kg; Win sebesar 42 kJ/kg; Coefficient of Performance (aktual)
sebesar 5,40; nilai Coefficient of Performance (ideal) sebesar 7,11 dan memiliki
nilai efisiensi sebesar 75,97%. Mesin mampu menghasilkan aquades dengan laju
aliran volume air perjam untuk kipas yang ditempatkan sebelum evaporator
kecepatan maksimal sebesar 2033,33 liter/jam, untuk kipas pada kecepatan dua
sebesar 1991,67 liter/jam, untuk kipas pada kecepatan satu sebesar 1958,33
liter/jam dan untuk kipas pada kondisi off sebesar 1858,3 liter/jam.
Kata kunci : Mesin penghasil aquades, Humidifier, Siklus kompresi uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Basically aquades are pure water or H2O that comes from the distillation
process or the distillation process. The aquades income process is needed in a more
efficient, simple, practical and safe way by using a cooling machine that works with
a vapor compression system. The objectives of this study are: (a) Designing and
making aquades producing machines that work with vapor compression cycles
equipped with humidifiers. (b) Knowing the volume of distilled water produced by
an aquades producing machine equipped with a humidifier for maximum fan
rotation variations placed before the evaporator. (c) Knowing the characteristics of
the vapor compression cycle engine used in aquades producing machines which
produces the highest volume of water per hour, including: Qin, Qout, Win,
COPactual (actual Coefficient of Performance), COPideal (ideal Coefficient of
Performance), and engine efficiency.
The machine under study is an aquades producing machine using a vapor
compression cycle machine. The study was conducted at the Mechanical
Engineering laboratory of Sanata Dharma University, Yogyakarta. Aquades-
producing machine components include: compressors with a power of 1 PK and
using R-32 refrigerants, condensers, capillary pipes, filters, evaporators, water
pouring systems are made using a series of 2 pieces of tubs with cross sectional area
ofxx: 34 cm x 31 cm x 32, 5 cm, each tub is given a 2 mm diameter hole, the distance
between the holes is 2 cm, the water is flowed using a 100 watt power pump
connected to a 0.5 inch diameter PVC pipe. Variation of research using a 40 watt
power fan. The size of the machine box producing aquades is p x l x t: 251 cm x
98.5 cm x 101 cm.
The aquades producing machine was successfully made and worked well.
The vapor compression cycle machine used has a Qin value of 227 kJ / kg; Qout is
269 kJ / kg; Win is 42 kJ / kg; Coefficient of Performance (actual) of 5.40; the value
of the Coefficient of Performance (ideal) is 7.11 and has an efficiency value of
75.97%. The machine is able to produce aquades with an hourly volume of water
flow rate for fans placed before the evaporator maximum speed of 2033.33 liters /
hour, for fans at a speed of two at 1991.67 liters / hour, for fans at one speed of
1958.33 liters / the clock and for the fan in the off condition at 1858.3 liters / hour.
Keywords: Aquades producing machine, Humidifier, Steam compression cycle
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan rahmat-Nya sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar
serta tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mahasiswa Teknik Mesin
mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan
skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan
terima kasih 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,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan sekaligus sebagai Dosen
Pembimbing Skripsi.
3. Alm. Prof. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik selaku Dosen Pembimbing Akademik
dari semester 1 sampai semester 4.
4. Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra selaku Dosen Pembimbing Akademik
semester 5 sampai semester 7.
5. Doddy Purwadianto S.T., M.T. selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi,
Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta.
6. Seluruh Staf Pengajar dan Tenaga Kependidikan Prodi Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang telah
mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu
dalam penyelesaian skripsi ini.
7. F.X. Agus Puji Wanto Putro dan Bernadetha Lita Widiastuti sebagai orang tua
yang telah berperan besar memberikan dukungan, baik secara spiritual dan
materi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITLE PAGE ........................................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................ v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ................. vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ........................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 3
1.3 Tujuan ................................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah.................................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 5
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ........................................ 6
2.1 Dasar Teori ............................................................................................ 6
2.1.1 Aquades ........................................................................................... 6
2.1.2 Metode-metode Pembuatan Aquades .............................................. 6
2.1.3 Komponen-komponen Mesin .......................................................... 8
2.1.4 Humidifier ..................................................................................... 18
2.1.5 Siklus Kompresi Uap .................................................................... 19
2.1.6 Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap ..................... 22
2.1.7 Psychrometric Chart ..................................................................... 24
2.1.7.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara ................................. 27
Dalam Psychrometric Chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1.7.2 Proses-proses Pada Mesin Penghasil Aquades ....................... 31
2.1.7.3 Perhitungan Pada Psychrometric Chart .................................. 34
2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 38
3.1 Objek Penelitian .................................................................................. 38
3.2 Alur Pelaksanaan Penelitian ................................................................ 39
3.3 Metode Penelitian................................................................................ 41
3.4 Variasi Penelitian ................................................................................ 41
3.5 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................... 41
3.5.1 Alat ................................................................................................ 41
3.5.2 Bahan ............................................................................................ 43
3.6 Alat Bantu Penelitian .......................................................................... 52
3.7 Pembuatan Mesin Penghasil Aquades ................................................ 53
3.8 Skema Pengambilan Data Penelitian .................................................. 54
3.9 Cara Mendapatkan Data ...................................................................... 56
3.10 Cara Mengolah Data ......................................................................... 58
2.11 Cara Mendapatkan Kesimpulan ........................................................ 59
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 60
4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 60
4.2 Perhitungan ......................................................................................... 62
4.3 Pembahasan ......................................................................................... 70
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 73
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 73
5.2 Saran .................................................................................................... 73
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 74
LAMPIRAN .......................................................................................................... 75
A.1 Mesin penghasil aquades .................................................................... 75
B.2 Psychrometric chart kondisi kipas off ................................................ 76
B.3 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 1 ..................................... 76
B.4 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 2 ..................................... 77
B.5 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 3 ..................................... 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kompresor hermetik jenis torak ...................................................... 9
Gambar 2.2 Kompresor hermetik jenis rotary .................................................. 10
Gambar 2.3 Kompresor hermetik jenis open type ............................................. 10
Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat .............................................. 12
Gambar 2.5 Kondensor dengan plat besi .......................................................... 12
Gambar 2.6 Kondensor pipa bersirip ................................................................ 13
Gambar 2.7 Pipa kapiler .................................................................................... 14
Gambar 2.8 Hand valve..................................................................................... 14
Gambar 2.9 Automatic expansion valve ............................................................ 15
Gambar 2.10 Thermostatic expansion valve ....................................................... 15
Gambar 2.11 Evaporator dengan sirip ................................................................ 16
Gambar 2.12 Evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat .............................. 16
Gambar 2.13 Evaporator plat .............................................................................. 17
Gambar 2.14 Filter .............................................................................................. 17
Gambar 2.15 Kipas.............................................................................................. 18
Gambar 2.16 Rangkaian komponen utama siklus kompresi uap ........................ 19
Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ......................................... 20
Gambar 2.18 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ......................................... 20
Gambar 2.19 Psychrometric chart ...................................................................... 25
Gambar 2.20 Skematik psychrometric chart ...................................................... 27
Gambar 2.21 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart ................. 28
Gambar 2.22 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades............ 31
Gambar 3.1 Mesin penghasil aquades dengan bak pencurah air ...................... 38
Gambar 3.2 Skema diagram alur penelitian ...................................................... 39
Gambar 3.3 Kayu balok 4 x 6 cm ..................................................................... 43
Gambar 3.4 Papan kayu .................................................................................... 44
Gambar 3.5 Triplek ........................................................................................... 44
Gambar 3.6 GRC board .................................................................................... 45
Gambar 3.7 Styrofoam ...................................................................................... 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 3.8 Akrilik ........................................................................................... 46
Gambar 3.9 Plastik mika ................................................................................... 47
Gambar 3.10 Kompresor hermetik jenis rotary .................................................. 48
Gambar 3.11 Evaporator jenis pipa bersirip ....................................................... 49
Gambar 3.12 Refrigeran 32 ................................................................................. 49
Gambar 3.13 Kipas angin .................................................................................... 50
Gambar 3.14 Pompa air....................................................................................... 50
Gambar 3.15 Pipa PVC ....................................................................................... 51
Gambar 3.16 Bak pencurah air............................................................................ 51
Gambar 3.17 Lem pipa PVC ............................................................................... 51
Gambar 3.18 Hygrometer.................................................................................... 52
Gambar 3.19 Thermocouple ................................................................................ 53
Gambar 3.20 Penampil suhu digital .................................................................... 53
Gambar 3.21 Skematik posisi alat ukur .............................................................. 55
Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada mesin siklus kompresi uap .................. 63
yang digunakan untuk kecepatan putar kipas 1664 rpm
Gambar 4.2 Psychrometric chart variasi kipaskecepatan maksimal ................ 67
Gambar 4.3 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan perjam ................... 71
Gambar 4.4 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan ............................... 71
pada semua variasi penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel pengambilan data penelitian ............................................... 57
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kipas off ............... 60
Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi .............................. 61
kecepatan putar kipas 1
Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi .............................. 61
kecepatan putar kipas 2
Tabel 4.4 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi .............................. 61
kecepatan putar kipas 3
Tabel 4.5 Lanjutan data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi ................ 62
kecepatan putar kipas 3
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pada psychrometric chart......................... 69
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan lanjutan pada psychrometric chart ........... 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan kemajuan zaman, air merupakan sumber daya alam yang
paling dibutuhkan seluruh makhluk hidup di muka bumi, terutama manusia. Air
sangat penting dalam setiap aspek kehidupan sehari-hari. Air selalu digunakan
karena mudah didapatkan dari alam secara cuma-cuma. Exploitasi secara besar-
besaran terhadap air dapat mengakibatkan jumlah air yang berada di alam akan
semakin berkurang. Dengan demikian manusia tidak dapat secara terus-menerus
mengandalkan sumber air yang berada di dalam tanah.
Mesin penghasil aquades merupakan solusi bagi manusia untuk
mendapatkan air dengan tidak mengandalkan sumber air di dalam tanah. Aquades
memiliki keunggulan yaitu hampir tidak mengandung mineral dibandingkan air
tanah. Namun, untuk mendapatkan aquades memerlukan proses yang cukup
panjang dibandingkan dengan kita mendapatkan air dari tanah. Akan tetapi aquades
yang didapatkan dapat langsung dikonsumsi manusia tanpa melalui proses
perebusan atau proses sterilisasi.
Aquades diperoleh dari hasil penyulingan atau biasa disebut dengan proses
destilasi atau biasa juga disebut air murni. Pada dasarnya aquades diperoleh dengan
cara menguapkan air pada temperatur didihnya kemudian uap air didinginkan
dengan suhu rendah sehingga terjadi proses pengembunan. Air hasil pengembunan
ini disebut aquades yaitu air yang rendah akan kandungan mineral didalamnya.
Proses destilasi ini merupakan suatu proses dengan cara pemisahan adanya
bahan kimia menurut perbedaan kecepatan yang menguap atau volatilitas yakni
dengan suatu teknik pemisahan berdasar dengan perbedaan titik didih dalam
kegunaannya untuk memperoleh senyawa murni. Aquades biasanya diperoleh di
toko-toko yang khusus menyediakan bahan bahan kimia, untuk keperluan industri
atau rumah sakit dan di bidang farmasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Diperlukan cara lain yang mudah untuk memperoleh aquades yang lebih
sederhana dan lebih praktis. Mesin siklus kompresi uap merupakan solusi yang
praktis yang dapat dilakukan untuk mendapatkan aquades.
Aquades yang dihasilkan dengan mempergunakan mesin siklus kompresi
uap mememiliki beberapa keunggulan diantaranya :
a. Tidak memerlukan biaya besar untuk menghasilkan air aquades.
b. Aquades yang dihasilkan dapat dijual di pasaran dan tentunya harga dapat
bersaing.
c. Mesin penghasil aquades tidak memerlukan tempat yang luas karena dapat
ditempatkan di dalam ruangan maupun di luar ruangan dalam
mengoperasikan mesin tersebut.
d. Tidak memerlukan campuran bahan kimia untuk menghasilkan aquades.
Dibanding dengan proses demineralisasi, proses pembuatan aquades dengan
mesin siklus kompresi uap ini memiliki kelemahan, yaitu membutuhkan sumber
energi listrik yang cukup besar. Namun untuk pembuatan aquades, proses
pembuatan aquades dengan mesin siklus kompresi uap ini lebih mudah dilakukan
dibanding proses penyulingan dan proses destilasi, hanya saja membutuhkan
sumber energi listrik.
Desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi dianggap
sebagai cara yang efisien dan menguntungkan dengan memanfaatkan kondensor
dan evaporator pada pompa kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut
(Yaningsih dan Istanto, 2014). Dalam penelitian yang dilakukan Habeebullah, B.A.
(2010), pemanfaatan heat pump untuk mendapatkan air tawar merupakan cara yang
efisien apabila digunakan pada daerah dengan jumlah penduduk yang banyak,
kurang persediaan air bersih dan membutuhkan penggunaan mesin pendingin
ruangan.
Dengan latar belakang tersebut, penulis tertantang untuk mendalami
pembuatan aquades dari mesin siklus kompresi uap dengan merancang dan
melakukan penelitian tentang mesin pembuat aquades dari mesin siklus kompresi
uap. Diharapkan nilai efisiensi dari mesin pembuatan aquades yang dihasilkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
dapat bersaing dengan proses pembuat aquades yang sudah ada di pasaran dan
menjadi solusi bagi daerah yang membutuhkan air bersih untuk di konsumsi,
sehingga bisa menjadi alternatif untuk menghasilkan aquades yang berkualitas.
1.2 Rumusan Masalah
Pembuatan aquades masih banyak dengan menggunakan cara tradisional
yaitu dengan metode destilasi. Perlu adanya cara lain yang lebih efisien, sederhana,
praktis dan aman untuk menghasilkan aquades. Adapun rumusan masalah dari
penelitian ini adalah :
a. Bagaimanakah merancang dan membuat mesin penghasil aquades yang
efisien, sederhana, praktis dan aman yang menggunakan mesin siklus
kompresi uap.
b. Berapakah volume aquades terbanyak yang dihasilkan oleh mesin penghasil
aquades yang dilengkapi dengan humidifier untuk variasi putaran kipas
maksimal yang ditempatkan sebelum evaporator.
c. Bagaimana karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan
pada mesin penghasil aquades, yang menghasilkan volume aquades
terbanyak per jamnya.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian mesin penghasil aquades dengan siklus kompresi uap
ini adalah :
a. Merancang dan membuat mesin penghasil aquades yang bekerja dengan
siklus kompresi uap.
b. Mengetahui volume aquades terbanyak yang dihasilkan oleh mesin
penghasil aquades yang dilengkapi dengan humidifier untuk variasi putaran
kipas maksimal yang ditempatkan sebelum evaporator.
c. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada
mesin penghasil aquades yang menghasilkan volume air terbanyak per
jamnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
1. Besarnya kalor yang diserap evaporator (Qin) persatuan massa
refrigeran.
2. Besarnya kalor yang dilepas kondensor (Qout) persatuan massa
refrigeran.
3. Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win).
4. Coefficient of Performance aktual (COPaktual) mesin siklus kompresi
uap.
5. Coefficient of Performance ideal (COPideal) mesin siklus kompresi uap.
6. Efisiensi (η) mesin siklus kompresi uap.
1.4 Batasan Masalah
Batasan-batasan yang diambil di dalam penelitian ini adalah :
a. Mesin penghasil aquades bekerja dengan menggunakan siklus kompresi
uap.
b. Komponen-komponen utama dari mesin siklus kompresi uap ini adalah
evaporator, kondensor, kompresor, pipa kapiler.
c. Besarnya daya yang digunakan kompresor sebesar 1 PK atau 746 watt,
ukuran komponen utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya
kompresor.
d. Mesin siklus kompresi uap menggunakan refrigeran R32.
e. Pada siklus kompresi uap yang terjadi diasumsikan tidak terjadi proses
pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut.
f. Komponen-komponen yang digunakan mesin penghasil aquades
merupakan komponen yang banyak dan mudah didapatkan di pasaran.
g. Mesin penghasil aquades memiliki peralatan pencurah air yang bertujuan
untuk menambah kelembaban udara. Pada peralatan pencurah air terdapat
komponen :
1. Kipas tambahan dengan daya 40 watt.
2. Pompa air dengan daya 100 watt.
3. Pipa PVC dengan diameter 0,5 inch.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
4. Bak pencurah air dengan dimensi : panjang x lebar x tinggi = 0,34 m x
0,31 m x 0,325 m.
5. Jumlah bak pencurah air sebanyak 2 buah.
6. Diameter lubang bak pencurah air sebesar 2 mm.
7. Jarak antar lubang pada bak pencurah air sebesar 2 cm.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mengenai mesin penghasil aquades dengan siklus
kompresi uap ini adalah :
a. Bagi penulis, penelitian ini dapat menambah wawasan pengetahuan
mengenai mesin penghasil aquades yang bekerja dengan siklus kompresi
uap.
b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain
untuk melakukan penelitian sejenis dan mengembangkan mesin penghasil
aquades dengan siklus kompresi uap menjadi lebih baik.
c. Mesin hasil penelitian dapat menjadi solusi bagi daerah-daerah yang
memerlukan air bersih untuk dikonsumsi.
d. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin penghasil aquades yang
lebih efisien, sederhana, praktis dan aman.
e. Hasil penelitian dapat menambah khazanah ilmu pengetahuan yang dapat
ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak ramai.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Aquades
Aquades adalah air hasil destilasi/penyulingan yang sama dengan air murni
atau H2O, karena H2O hampir tidak mengandung mineral. Sedangkan air mineral
adalah pelarut yang universal dan air yang sudah banyak mengandung mineral di
dalamnya. Oleh karena itu air mineral akan dengan mudah menyerap atau
melarutkan berbagai partikel yang ditemuinya dan dengan mudah menjadi
tercemar. Dalam siklusnya di dalam tanah, air mineral akan terus bertemu dan
melarutkan berbagai mineral anorganik, logam berat dan mikroorganisme. Oleh
karena itu, air mineral berbeda dengan aquades (H2O) karena mengandung banyak
mineral di dalamnya.
1. Aquades (Aqua Destilata) yaitu air yang dihasilkan dari satu kali proses
destilasi/penyulingan, sering disebut air murni namun tetap mengandung
mineral-mineral tertentu.
2. Aquabides (Aqua Bidestilata) yaitu air yang dihasilkan dari proses
destilasi/penyulingan bertingkat (2x proses destilasi/penyulingan) dan
mengandung mineral lebih sedikit dari aquades.
3. Aquademin (Aqua Demineralisata) yaitu air bebas mineral baik ion positif yang
berasal dari logam (besi, magnesium, dll), kesadahan (kalsium, dll) maupun ion
negatif yang berasal dari udara, gas halogen, belerang, dll, serta memenuhi
persyaratan mikroorganisme tertentu.
2.1.2 Metode-metode pembuatan aquades
Secara umum metode yang banyak digunakan untuk menghasilkan aquades
adalah dengan proses destilasi atau penyulingan. Ada empat macam proses destilasi
yang digunakan untuk menghasilkan aquades, yaitu destilasi sederhana, destilasi
fraksionisasi, destilasi uap, dan destilasi vakum.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan bahan untuk menguap
(volatilitas). Dalam penyulingan, campuran zat didihkan sehingga menguap, dan
uap ini kemudian didinginkan kembali kedalam bentuk cairan. Zat yang memiliki
titik rendah akan menguap lebih dulu.
Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa.
Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-
masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal destilasi
didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.
1. Destilasi sederhana pada dasar merupakan salah satu cara pemurnian zat cair
yang tercemar oleh zat padat/zat cair lain dengan perbedaan titik didih cukup
besar, sehingga zat pencemar atau pengotor akan tertinggal sebagai residu.
Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran cair – cair, misalnya air –
alkohol, air – aseton, dll. Proses destilasi ini dikalukan pada tekanan atmosfer.
2. Destilasi fraksionasi merupakan proses pemisahan di mana sejumlah zat
campuran tertentu (gas, padatan, cairan, suspensi, atau isotop) dipisahkan selama
transisi fasa menjadi sejumlah kecil bagian (fraksi-fraksi), yang mana
komposisinya bervariasi sesuai gradiennya/tingkatannya. Dalam destilasi
fraksional atau destilasi bertingkat, proses pemisahan parsial diulang berkali-kali
dimana setiap kali terjadi pemisahan lebih lanjut. Hal ini berarti proses
pengayaan dari uap yang lebih volatil juga terjadi berkali-kali sepanjang proses
destilasi fraksional itu berlangsung. Destilasi fraksionasi digunakan untuk
memisahkan larutan yang memiliki perbedaan titik didih tidak terlalu jauh yaitu
sekitar 30OC.
3. Destilasi uap digunakan untuk memisahkan campuran senyawa-senyawa yang
memiliki titik didih mencapai 200OC atau lebih. Destilasi uap dapat menguapkan
senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100OC dalam tekanan atmosfer
dengan menggunakan uap atau air mendidih. Prinsip dasar destilasi uap yaitu
mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing
senyawa campurannya. Selain itu destilasi uap dapat digunakan untuk campuran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
yang tidak larut dalam air di semua temperature, tapi dapat didestilasi dengan
air.
4. Destilasi vakum adalah proses destilasi yang beroperasi pada tekanan 0,4 atm
(≤300 mmHg absolut). Proses destilasi ini berlangsung dibawah tekanan
atmosfer. Destilasi vakum berfungsi untuk menurunkan titik didih pada minyak
berat atau long residu sehingga menghasilkan produk-produknya. Senyawa yang
biasa didestilasi vakum merupakan senyawa yang tidak stabil, dengan pengertian
dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang
memiliki titik didih diatas 150OC.
2.1.3 Komponen-komponen mesin
Mesin penghasil aquades menggunakan mesin siklus kompresi uap dimana
sebuah mesin yang bekerja dengan cara mengembunkan uap air yang terdapat di
udara. Prinsip dasarnya, aquades yang dihasilkan merupakan kandungan uap air di
udara yang mengembun setelah didinginkan oleh evaporator. Uap air yang
mengembun karena temperatur yang rendah di evaporator kemudian berubah wujud
menjadi cair. Air hasil pengembunan ini kemudian ditampung sehingga disebut
aquades.
Banyak sedikitnya air hasil pengembunan dipengaruhi oleh jumlah
kandungan air yang terdapat di udara. Semakin banyak kandungan uap air yang ada
di udara atau semakin tinggi tingkat kelembaban relatif udara, maka akan semakin
banyak pula jumlah aquades yang dihasilkan. Oleh sebab itulah diperlukannya
rangkaian tambahan yaitu bak pencurah air/humidifier untuk meningkatkan
kandungan uap air di udara, sehingga jumlah aquades yang dihasilkan dapat
meningkat.
Mesin penghasil aquades terdiri atas dua bagian utama, yaitu mesin siklus
kompresi uap dan komponen bak pencurah air/humidifier. Pada bagian mesin siklus
kompresi uap terdiri atas komponen-komponen dasar berupa kompresor,
kondensor, filter, pipa kapiler, dan evaporator. Sedangkan pada rangkaian
humidifier terdiri atas komponen-komponen berupa pompa air, rangkaian bak yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
sudah dilubangi sedemikian rupa, selang dan pipa PVC untuk mengalirkan air, dan
juga bak penampung.
Komponen-komponen utama mesin siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator.
a. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan
rendah ke tekanan tinggi. Cara kerja kompresor yaitu menghisap sekaligus
mengkompresi refrigeran agar terjadi perputaran atau sirkulasi refrigeran yang
mengalir di dalam pipa-pipa mesin siklus kompresi uap. Jenis kompresor yang
digunakan dalam mesin siklus kompresi uap adalah kompresor hermetik, lebih
tepatnya kompresor hermetik torak (reciprocating compressor) yang digerakkan
oleh motor listrik. Jenis kompresor hermetik lainnya yaitu kompresor hermetik
rotary dan kompresor hermetik open type.
Kompresor hermetik jenis rotary banyak dipergunakan pada mesin AC,
sedangkan kompresor jenis torak banyak dipergunakan pada mesin kulkas, freezer,
showcase maupun dispenser.
Gambar 2.1 Kompresor hermetik jenis torak
Sumber : http://www.hvacspecialists.info/compressors/hermetic-compressors.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.2 Kompresor hermetik jenis rotary.
Sumber : http://citrapelanginusantara.blogspot.co.id/2011/04/scroll-
compressor_22.html
Gambar 2.3 Kompresor hermetik jenis open type
Sumber : https://hvactutorial.files.wordpress.com/2012/11/two-stage-semi-
hermetic-compressor.jpg
Kompresor hermetik jenis torak dapat dilihat pada Gambar 2.1, jenis rotary
pada Gambar 2.2, dan jenis open type pada Gambar 2.3. Pada kompresor hermetik,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
motor penggerak/motor listrik berada dalam satu tempat atau tabung tertutup dan
bersatu dengan kompresor. Motor penggerak langsung memutarkan poros
kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran
motornya. Kompresor bekerja secara dinamis dalam perputaran refrigeran. Fase
yang terjadi ketika refrigeran masuk dan keluar kompresor berupa gas. Namun
kondisi gas yang keluar dari kompresor berupa gas panas lanjut dimana suhu gas
ini lebih tinggi dari suhu kerja kondensor.
b. Kondensor
Kondensor adalah komponen yang berfungsi sebagai tempat pengembunan
atau kondensasi refrigeran. Di dalam kondensor berlangsung tiga proses yaitu
proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh, proses
dari gas panas jenuh menuju ke cair jenuh, dan proses dari cair jenuh menjadi cair
lanjut (proses pendinginan lanjut). Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas
jenuh menuju ke cair jenuh berlangsung pada tekanan yang tetap. Saat ketiga proses
berlangsung, kondensor akan membuang energi dalam bentuk kalor ke lingkungan
sekitar.
Jenis kondensor yang sering digunakan dalam kapasitas kecil adalah
kondensor pipa dengan jari-jari penguat (seperti pada kulkas 1 pintu), kondensor
pipa dengan plat besi (seperti pada kulkas 2 pintu), dan kondensor pipa bersirip.
Kondensor berdasarkan media pendinginannya dibagi menjadi tiga, yaitu
kondensor berpendingin udara (air cooled condenser), kondensor berpendingin air
(water cooled condenser), dan kondensor berpendingin air dan udara (evaporative
condenser). Pada umumnya kondensor yang digunakan dalam mesin pendingin
adalah kondensor pipa dengan jari-jari penguat, namun pada mesin AC
menggunakan jenis kondensor pipa bersirip.
Pada Gambar 2.4 menyajikan contoh gambar kondensor dengan jari-jari
penguat dengan 5 lintasan. Pada kondensor dengan jari-jari penguat, fungsi dari
jari-jari penguat selain untuk menguatkan konstruksi juga sebagai sirip yang
berfungsi untuk memperluas permukaan sehingga laju perpindahan kalor menjadi
lebih besar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Gambar 2.4 Kondensor dengan jari-jari penguat
Sumber : http://parma-teknik.blogspot.co.id/2012/10/kondensor-kulkas.html
Pada Gambar 2.5 menyajikan contoh gambar kondensor dengan plat besi.
Kondensor dengan plat besi banyak ditemui pada mesin-mesin kulkas, freezer, dan
showcase yang diproduksi pada saat ini. Tujuannya adalah agar menambah luas
penampang kondensor sehingga perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan dapat
lebih cepat.
Gambar 2.5 Kondensor dengan plat besi
Sumber : http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-
berpendingin-udara.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Gambar 2.6 menyajikan contoh gambar kondensor pipa bersirip.
Kondensor pipa bersirip. Kondensor pipa bersirip banyak ditemui pada mesin AC
rumah tangga. Fungsi adanya sirip pada kondensor ini bertujuan agar pelepasan
kalor ke lingkungan bisa lebih cepat.
Gambar 2.6 Kondensor pipa bersirip
Sumber : http://ferinuril.blogspot.co.id/2016/03/cara-kerja-mesin-pendingin-
air.html
c. Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan alat ekspansi dalam komponen mesin siklus
kompresi uap yang berfungsi menurunkan tekanan refrigeran dan mengalirkan
refrigeran menuju evaporator. Pipa kapiler biasanya berukuran sekitar 0,8-2,0 mm.
Pada pipa kapiler, refrigeran yang mengalir berada pada fase cair, sehingga tidak
jarang akan mengeluarkan bunyi seperti aliran air pada saat mesin beroperasi.
Fungsi pipa kapiler sangat vital karena menghubungkan dua bagian tekanan yang
berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. Refrigeran bertekanan tinggi
sebelum melewati pipa kapiler akan diubah atau diturunkan tekanannya. Akibat dari
penurunan tekanan refrigeran menyebabkan terjadinya penurunan suhu pada fase
campuran cair dan gas. Pada bagian inilah refrigeran mencapai suhu terendah.
Jenis alat ekspansi lainnya yang dapat digunakan untuk menurunkan
tekanan yaitu hand valve, AXV (automatic expansion valve), dan TXV
(thermostatic expansion valve). Katup ekspansi jenis AXV dan TXV biasanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
digunakan pada unit mesin pendigin berkapasitas besar dan berkapasitas sedang.
Katup ekspansi jenis AVX dan TXV juga berfungsi untuk mengatur aliran
refrigeran. Berbeda dengan pipa kapiler, pipa kapiler tidak mampu mengatur laju
aliran refrigeran berdasarkan beban pendinginnya.
Pada Gambar 2.7 memperlihatkan contoh dari pipa kapiler yang digunakan
pada AC, freezer, maupun showcase. Gambar 2.8 memperlihatkan contoh dari hand
valve yang kerap kali dipergunakan untuk memindahkan refrigeran dari tabung ke
mesin pendingin. Gambar 2.9 memperlihatkan contoh dari AXV (automatic
expansion valve). Gambar 2.10 memperlihatkan contoh dari TXV (thermostatic
expansion valve).
Gambar 2.7 Pipa kapiler
Sumber : http://servicepelitateknik.blogspot.co.id/2017/08/komponen-komponen-
ac-dan-fungsinya.html
Gambar 2.8 Hand valve
Sumber : http://m.indotrading.com/product/hand-valve-p400975.aspx
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 2.9 Automatic expansion valve
Sumber : https://hvactutorial.files.wordpress.com/2011/07/automatic-expansion-
valve.jpg?w=1400
Gambar 2.10 Thermostatic expansion valve
Sumber : https://mariners.page4.me/clip-image0063_450_330.jpg
d. Evaporator
Evaporator merupakan tempat terjadinya perubahan fase fluida dari bentuk
campuran cair dan gas menjadi gas, atau dapat disebut juga sebagai tempat
penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor tersebut
diperoleh dari lingkungan evaporator. Hal ini terjadi karena temperatur refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
lebih rendah dari pada temperatur sekelilingnya, sehingga kalor dapat mengalir ke
refrigeran. Proses penguapan refrigeran di evaporator berlangsung pada tekanan
tetap dan suhu yang tetap. Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada
mesin siklus kompresi uap adalah jenis evaporator pipa dengan sirip (seperti pada
kulkas 2 pintu), evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat (seperti pada freezer),
dan jenis evaporator plat (seperti pada kulkas 1 pintu).
Pada Gambar 2.11 menyajikan gambar evaporator dengan sirip, Gambar
2.12 menyajikan gambar evaporator dengan jari-jari penguat, dan Gambar 2.13
menyajikan gambar evaporator dengan plat.
Gambar 2.11 Evaporator dengan sirip
Sumber : http://www.shenglin-tech.com/uploads/131209/2-13120914395Y51.jpg
Gambar 2.12 Evaporator pipa-pipa dengan jari-jari penguat
Sumber : http://image.made-in-china.com/4f0j00ivlaCZtjCGgd/WOT-Evaporator-
Wire-Tube-Evaporator-Refrigerator-Evaporator-.jpg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Gambar 2.13 Evaporator plat
Sumber : https://tommyji.en.made-in-china.com/product/LbTJRWNyCqrX/China-
Deep-Fridge-Aluminium-Plate-Roll-Bond-Evaporator-Coil.html
e. Filter
Filter merupakan komponen yang digunakan untuk menyaring kotoran-
kotoran yang terbawa pada saat proses sirkulasi refrigeran. Dengan adanya filter,
refrigeran yang membawa kotoran akan tersaring dan kemudian refrigeran yang
telah melewati filter menjadi lebih bersih, sehingga proses sirkulasi refrigeran dapat
berlangsung dengan maksimal. Selain itu jika tidak adanya filter, kotoran akan
mudah masuk ke dalam pipa kapiler sehingga dapat menyebabkan pipa kapiler
menjadi tersumbat yang dapat mengakibatkan sistem menjadi tidak bekerja secara
optimal atau tidak bekerja sama sekali. Oleh sebab itu, filter ditempatkan sebelum
pipa kapiler.
Gambar 2.14 menyajikan gambar filter yang terdapat pada mesin-mesin
siklus kompresi uap yang diproduksi saat ini.
Gambar 2.14 Filter
Sumber : http://servicepelitateknik.blogspot.co.id/2017/08/komponen-komponen-
ac-dan-fungsinya.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
f. Kipas
Kipas merupakan komponen yang terdiri dari motor listrik dan baling-
baling. Kipas berfungsi untuk mengalirkan fluida gas atau udara. Pada sistem siklus
kompresi uap, udara yang dihembuskan oleh kipas akan mempercepat proses
perpindahan kalor, seperti dari kondensor menuju lingkungan, dan dari lingkungan
ke evaporator. Kipas ini juga berfungsi untuk membantu membuang kalor pada
kondensor sehingga temperatur kondensor akan lebih stabil dan kondensor akan
terhindar dari overheat.
Pada Gambar 2.15 menyajikan gambar kipas dengan 4 sudu yang biasa
terdapat pada kondensor.
Gambar 2.15 Kipas
Sumber : http://andriemultiteknik.com/2018/03/11/komponen-ac-split-
pendukung.html
2.1.4 Humidifier
Humidifier merupakan perangkat yang digunakan untuk menambah kadar
air atau menaikkan kandungan air di dalam udara. Penambahan kandungan air di
dalam udara akan meningkatkan nilai kelembapan relatif pada udara dan nilai
kelembaban spesifik udara. Humidifier biasanya digunakan untuk menaikkan
kandungan air di dalam udara pada suatu ruangan, seperti di rumah, kantor, atau
pada industri. Perangkat humidifier diperlukan untuk menjaga udara dalam ruangan
agar memiliki kelembapan dan suhu udara yang sesuai dengan kebutuhan. Pada
penggunaan di dalam rumah, humidifier diperlukan untuk menjaga kelembapan dan
menurunkan suhu udara agar penghuni rumah bisa beraktifitas dengan nyaman.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Seperti diketahui, proses humidifikasi untuk penggunaan di dalam rumah disertai
pula dengan proses penurunan suhu udara. Proses ini lazim disebut dengan proses
evaporative cooling. Sedangkan untuk penggunaan pada skala industri, humidifier
digunakan agar tingkat kelembapan udara tidak mengganggu proses jalannya
produksi.
2.1.5 Siklus kompresi uap
Siklus kompresi uap merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan
refrigeran sebagai media kerjanya. Gambar 2.16 menyajikan rangkaian komponen
siklus kompresi uap, Gambar 2.17 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram
P-h, dan Gambar 2.18 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram T-s.
Gambar 2.16 Rangkaian komponen utama siklus kompresi uap
Pada Gambar 2.16, Qin merupakan besarnya kalor yang dihisap atau diserap
evaporator dari udara persatuan massa refrigeran. Qout merupakan besarnya kalor
yang dilepas atau dibuang kondensor ke udara persatuan massa refrigeran. Win
merupakan besarnya kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran.
Arah panah pada siklus kompresi uap menunjukkan arah aliran refrigeran.
EVAPORATOR
KONDENSOR
KOMPRESOR
PIPA KAPILER
FILTER
Qout
Qin
win1
2
3
4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Sumbu tekanan pada Gambar 2.17 pada umumnya dinyatakan dengan
tekanan absolut. Tekanan absolut dapat dinyatakan dengan tekanan pengukuran
ditambah dengan tekanan atmosfer. Tekanan pengukuran adalah besarnya tekanan
yang diperoleh oleh alat ukur ketika diperguakan untuk mengukur tekanan
refrigeran.
Gambar 2.18 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
1
a 1
2
2 a
a 3
3
4
Q out
Q in
W in
T
s Entropy
T c
T e
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Proses dari siklus kompresi uap yang disertai dengan proses pemanasan
lanjut dan pendinginan lanjut adalah sebagai berikut :
a. Proses kompresi (proses 1 - 2)
Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor yang digambarkan pada
tahap 1-2 pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Kondisi awal pada saat masuk ke
dalam kompresor, refrigeran merupakan gas panas lanjut bertekanan rendah.
Setelah mengalami kompresi, refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan
tinggi. Proses ini berlangsung secara isentropik (iso entropi). Temperatur refrigeran
yang keluar kompresor akan meningkat.
b. Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan suhu atau pendinginan dari gas panas lanjut menjadi gas
jenuh ini terjadi pada tahap 2-2a pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18. Refrigeran
mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan karena adanya
kalor yang mengalir ke lingkungan karena disebabkan suhu refrigeran lebih tinggi
dari suhu lingkungan.
c. Proses kondensasi (proses 2a - 3a)
Kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18.
Pada proses ini, gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses ini
berlangsung pada suhu dan tekanan tetap atau konstan. Pada proses ini terjadi aliran
kalor dari kondensor ke lingkungan dikarenakan suhu kondensor lebih tinggi dari
suhu udara lingkungan. Karena adanya aliran kalor yang dikeluar dari kondensor,
maka menyebabkan terjadinya perubahan fase.
d. Proses pendinginan lanjut (proses 3a - 3)
Proses pendinginan lanjut ini terjadi pada tahap 3a-3 pada Gambar 2.17 dan
Gambar 2.18. Proses pendinginan lanjut merupakan proses penurunan suhu
refrigeran pada keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
konstan. Proses ini diperlukan supaya kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor
dapat benar-benar berada dalam fase cair.
e. Proses penurunan tekanan (proses 3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 yang terdapat pada Gambar
2.17 dan Gambar 2.18. Pada fase cair, refrigeran mengalir menuju pipa kapiler dan
mengalami penurunan tekanan dan suhu, sehingga suhu refrigeran lebih rendah dari
temperatur lingkungan. Pada tahap ini, refrigeran berubah dari yang semula dalam
fase cair menjadi fase campuran (cair dan gas). Proses ini berlangsung secara iso
entalpi atau isentalpi atau berlangsung dengan nilai entalpi yang tetap.
f. Proses penguapan (proses 4 - 1a)
Proses penguapan atau evaporasi terjadi pada tahap 4-1a pada Gambar 2.17
dan Gambar 2.18. Pada fase campuran cair dan gas, refrigeran yang mengalir ke
evaporator berada pada tekanan dan temperatur rendah, sehingga ketika refrigeran
menerima kalor dari lingkungan akan mengubah seluruh fase fluida refrigeran
menjadi gas jenuh. Proses penguapan berlangsung pada tekanan dan suhu yang
tetap.
g. Proses pemanasan lanjut (proses 1a - 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a-1 pada Gambar 2.17 dan
Gambar 2.18. Proses ini merupakan proses dimana uap refrigeran yang
meninggalkan evaporator akan mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki
kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh pengendali jenis katup
cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur antara
evaporator dan kondensor.
2.1.6 Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap
Diagram tekanan-entalpi pada siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin siklus kompresi uap yang meliputi kerja kompresor,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
energi yang dilepas kondensor, energi yang diserap evaporator, COPaktual, COPideal,
efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran.
a. Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan proses perubahan
entalpi pada diagram P-h pada titik 1-2 di Gambar 2.17 yang dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 – h1 ...(2.1)
Dengan Win merupakan kerja kompresor persatuan massa refrigeran, h1 merupakan
nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor, dan h2 merupakan nilai entalpi
refrigeran pada saat keluar kompresor.
b. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout)
Besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh
kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 (lihat Gambar 2.17),
perubahan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2 – h3 ...(2.2)
Dengan Qout merupakan energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa
refrigeran, h2 adalah nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, dan h3 adalah
nilai entalpi refrigeran keluar kondensor atau masuk pipa kapiler.
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran
merupakan perubahan entalpi pada titik titik 4 ke 1 (lihat Gambar 2.17), besarnya
perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3) :
Qin = h1 – h4 ...(2.3)
Dengan Qin merupakan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran, h1 merupakan nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau
sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, dan h4 merupakan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
saat keluar dari pipa kapiler. Karena proses yang terjadi pada pipa kapiler
berlangsung pada entalpi yang tetap maka nilai h4 = h3
d. Coefficient Of Performance aktual (COPaktual)
Besarnya nilai Coefficient Of Performance aktual dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.4)
COPaktual = Qin
Win ...(2.4)
Dengan COPaktual merupakan nilai rasio kerja sebuah mesin dalam siklus kerjanya,
Qin merupakan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran,
dan Win merupakan besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigerean.
e. Coefficient Of Performance ideal (COPideal)
Besarnya nilai Coefficient Of Performance ideal dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.5) :
COPideal = 𝑇𝑒
𝑇𝑐−𝑇𝑒 ...(2.5)
Dengan COPideal merupakan Coefficient Of Performance maksimum yang dapat
dicapai sebuah mesin siklus kompresi uap, Tc merupakan suhu mutlak kondensor,
dan Te merupakan suhu mutlak evaporator.
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)
Besarnya nilai efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.6) :
η = 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑥 100% ...(2.6)
2.1.7 Psychrometric chart
Psychrometric chart merupakan suatu kurva/diagram yang digunakan untuk
mengetahui karakteristik udara pada suatu kondisi tertentu. Dengan adanya
psychrometric chart maka perencanaan tata udara menjadi lebih sederhana, karena
tidak perlu menggunakan hitungan matematis yang rumit. Dibutuhkan minimal dua
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
parameter yang sudah diketahui untuk mendapatkan nilai lain dari karakteristik
udara (Tdb, Twb, Tdp, W, RH, H, SpV). Dalam chart ini dapat langsung diketahui
hubungan antara berbagai parameter udara secara cepat dan persisi, baik yang
berkaitan dengan sifat fisik udara maupun sifat thermiknya.Psychrometric chart
merupakan dasar dari teknik pendingin dan tata udara. Contoh psychrometric chart
dapat dilihat pada Gambar 2.19.
Cara terbaik memahami psikrometrik chart adalah
mengobservasibagaimana letak dan posisi setiap garis kurva diletakkan
ataudipetakan pada psikrometrik chart. Psikrometrik chart menyatakanhubungan
antara suhu bola kering, suhu bola basah, suhu titikembun, kelembaban relatif,
panas total (entalpi), volume speisifik,kelebaban spesifik, panas sensibel dan panas
laten.
Parameter-parameter udara dalam psychrometric chart antara lain (a) dry-
bulb temperature, (b) wet-bulb temperature, (c) specific humidity, (d) dew-point
temperature, (e) entalpi, (f) volume spesifik, (g) kelembapan relatif.
Gambar 2.19 Psychrometric chart
Sumber: https://www.slideshare.net/JassonPeaPantoja/carrier-si
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a. Dry-bulb temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan suhu udara kering yang diperoleh melalui
pengukuran termometer dengan kondisi bulb pada keadaan kering. Pada
psychrometric chart, Tdb digambarkan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis
sumbu mendatar yang terletak di bagian bawah chart.
b. Wet-bulb temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan suhu udara basah yang diperoleh melalui
pengukuran termometer dengan kondisi bulb pada keadaan basah (bulb diselimuti
kain basah). Pada psychrometric chart, Twb diposisikan sebagai garis
diagonal/miring ke bawah yang berawalkan dari garis saturasi yang terletak pada
bagian samping kanan chart.
c. Specific humidity (W)
Specific humidity merupakan jumlah kandungan uap air di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg air/kg udara kering). Pada psychrometric chart, W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada pada bagian samping kanan
chart. Bila nilai W naik maka kandungan air yang terdapat di udara akan semakin
banyak, demikian juga dengan sebaliknya.
d. Dew-point temperature (Tdp)
Dew-point temperature merupakan besarnya suhu pada saat uap air di udara
mulai menunjukkan pengembunan ketika udara didinginkan. Pada psychrometric
chart, Tdp ditandai sebagai titik sepanjang garis saturasi.
e. Entalpi (h)
Entalpi merupakan besarnya jumlah kalor total dari campuran udara dan uap
air yang nilainya tergantung kepada suhu dan tekanannya. Entalpi dinyatakan dalam
satuan BTU (British Thermal Unit) per pound udara. Nilai entalpi dapat diperoleh
sepanjang skala diatas garis saturasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
f. Volume spesifik (SpV)
Volume spesifik merupakan volume udara campuran dengan satuan meter
kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan meter kubik udara kering
atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
g. Kelembapan realtif (%RH)
Kelembaban relatif merupakan persentase perbandingan jumlah air yang
terkandung dalam satu meter kubik dengan jumlah air maksimal yang dapat
terkandung dalam satu meter kubik tersebut.
Gambar 2.20 Skematik psychrometric chart
Sumber: http://3.bp.blogspot.com/_ICtrCXo1vmE/Si2sSS7S6dI/AAAAAAAA
AHs/w1Xdq348bEs/s400/psc_03.gif
2.1.7.1 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart
Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric chart adalah
sebagai berikut : (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and
dehumidifying), (b) proses pamanasan (sensible heating), (c) proses pendinginan
(sensible cooling), (e) proses humidifying, (f) proses dehumidifying, (g) proses
pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h) proses
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
pemanasan dan menaikkan kelembapan (heating and humidifying). Pada Gambar
2.21 menggambarkan semua proses-proses yang dapat terjadi pada udara yang
digambarkan pada psychrometric chart.
Gambar 2.21 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart
a. Proses pendinginan dan penurunan kembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban berfungsi menurunkan
temperatur (dry bulb) dan menurunkan kandungan uap air di udara. Jadi pada proses
ini menyebabkan semua properti udara mengalami perubahan. Dalam
psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi
udara bergerak menuju arah kiri bawah (ke arah barat daya). Kondisi udara yang
mengalami perubahan adalah: turunnya enthalpi, turunnya temperatur (wet bulb),
turunnya titik embun (dew point), naiknya densitas udara, turunnya spesific volume,
dan bisa terjadi kenaikkan atau penurunan kelembapan relatif udara (tergantung
proses cooling & de-humidifying yang diinginkan).
Humidifying
Dehumidifying
Sensible
Heating
Sensible
Cooling
Evaporative
Cooling
Cooling and
Dehumidifying
Heating and
Humidifying
Heating and
Dehumidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan sensibel (sensible heating) berfungsi menaikkan
temperatur (dry bulb) udara tanpa mengurangi kandungan uap air. Jadi proses ini
berlangsung pada kondisi moisture content yang konstan sehingga titik embun (dew
point) juga berada dalam kondisi konstan. Dalam psychrometric chart perubahan
yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari kiri horizontal
ke kanan (ke arah timur). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan
adalah: naiknya enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), turunnya densitas udara
karena terjadi kenaikan spesific volume, dan turunnya kelembapan relatif udara.
c. Proses pendinginan dan manaikan kelembapan (evaporative cooling)
Proses evaporative cooling berfungsi menurunkan temperatur (dry bulb)
dan menaikkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart perubahan
yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kiri
atas (ke arah barat laut). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naik
atau turunnya enthalpi atau bisa juga terjadi dalam enthalpi yang konstan, naik atau
turunnya temperatur (wet bulb) atau bisa juga terjadi dalam kondisi wet bulb yang
konstan, naiknya titik embun (dew point), naik atau turunnya densitas udara atau
bisa juga terjadi dalam kondisi densitas yang konstan, naik atau turunnya specific
volume atau bisa juga terjadi dalam kondisi specific volume yang konstan, dan
kenaikkan kelembapan relatif udara.
d. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses sensible cooling berfungsi menurunkan temperatur (dry bulb) udara
tanpa mengurangi kandungan uap air. Jadi proses ini berlangsung pada kondisi
moisture content yang konstan sehingga titik embun (dew point) juga berada dalam
kondisi konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang dihasilkan dari proses
ini membuat kondisi udara bergerak dari kanan horizontal ke kiri (ke arah barat).
Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: turunnya enthalpi,
turunnya temperatur (wet bulb), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan
spesific volume, dan naiknya kelembapan relatif udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
e. Proses humidifying
Proses humidifying berfungsi menambahkan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah temperatur (dry bulb). Jadi proses ini berlangsung pada kondisi
temperatur (dry bulb) yang konstan. Dalam psychrometric chart perubahan yang
dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari bawah vertikal ke
atas (ke arah utara). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan adalah:
naiknya enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), naiknya titik embun (dew point),
turunnya densitas udara karena terjadi kenaikkan spesific volume, dan naiknya
kelembapan relatif udara.
f. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying proses ini berfungsi menurunkan kandungan uap air
di udara tanpa merubah temperatur (dry bulb). Jadi proses ini berlangsung pada
kondisi temperatur (dry bulb) yang konstan. Dalam psychrometric chart perubahan
yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak dari atas vertikal
ke bawah (ke arah selatan). Beberapa kondisi udara yang mengalami perubahan
adalah: turunnya enthalpi, turunnya temperatur (wet bulb), turunnya titik embun
(dew point), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan spesific volume, dan
turunnya kelembapan relatif udara.
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses heating and dehumidifying berfungsi menaikkan temperatur (dry
bulb) dan menurunkan kandungan uap air di udara. Dalam psychrometric chart
perubahan yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju
arah kanan bawah (ke arah tenggara). Kondisi udara yang mengalami perubahan
adalah: turun atau naiknya enthalpi atau bisa juga terjadi dalam kondisi enthalpi
yang konstan, turun atau naiknya temperatur (wet bulb) atau bisa juga terjadi dalam
kondisi temperatur (wet bulb) yang konstan, turunnya titik embun (dew point), turun
atau naiknya densitas udara, turun atau naiknya spesific volume, dan turunnya
kelembapan relatif udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
h. Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses heating and humidifying berfungsi menaikkan temperatur (dry bulb)
dan menaikkan kandungan uap air di udara. Jadi pada proses ini menyebabkan
semua properti udara mengalami perubahan. Dalam psychrometric chart perubahan
yang dihasilkan dari proses ini membuat kondisi udara bergerak menuju arah kanan
atas (ke arah timur laut). Kondisi udara yang mengalami perubahan adalah: naiknya
enthalpi, naiknya temperatur (wet bulb), naiknya titik embun (dew point), turunnya
densitas udara karena terjadi kenaikkan spesific volume, dan bisa terjadi kenaikkan
atau penurunan kelembapan relatif udara (tergantung proses heating & humidifying
yang diinginkan). Jadi dalam proses ini penambahan uap air bukan berarti akan
menaikkan relative humidity-nya.
2.1.7.2 Proses-proses pada mesin penghasil aquades
Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades dapat dilihat pada
Gambar 2.22. Proses-proses yang terjadi meliputi (a) proses evaporative cooling
(titik A-B), (b) proses cooling (titik B-C), (c) proses cooling dan dehumidifying
(titik C-D), dan (d) proses heating dan humidifying (titik D-A).
Gambar 2.22 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil aquades
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 2.22 menyajikan proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil
aquades pada kondisi kecepatan putar kipas maksimal. Proses- proses lain yang
terjadi pada mesin penghasil aquades terlampir pada Gambar B.2, Gambar B.3, dan
Gambar B.4.
a. Proses pendinginan dan menaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur (dry bulb) dan kenaikan
kandungan uap air di udara. Proses ini terjadi karena udara yang semula berada
dalam kondisi lingkungan, mengalir melewati bak pencurah air/humidifier.
Kelembapan relatif udara akan meningkat atau akan naik selama proses ini
berlangsung. Selain itu kondisi udara yang dapat mengalami perubahan adalah
naiknya titik embun, naik atau turunnya enthalpi, atau bahkan bisa terjadi dalam
enthalpi yang konstan. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.22.
Titik A merupakan kondisi udara pada lingkungan sebelum memasuki box
mesin penghasil aquades. Udara pada titik A ini kemudian akan mengalir masuk ke
dalam rangkaian mesin yang kemudian akan dilewatkan melalui humidifier. Titik
A pada psychromertic chart, diperoleh dengan melihat temperatur bola kering dan
temperatur bola basah yang tertera pada hygrometer. Titik B diperoleh dengan cara
yang sama tetapi dengan hygrometer yang terpasang setelah rangkaian bak
pencurah air.
b. Proses pendinginan sensible (sensible cooling) (titik B-C)
Pada Gambar 2.22, proses ini merupakan proses penurunan temperatur (dry
bulb) tanpa mengurangi kandungan uap air yang terkandung di udara. Proses
cooling ini berlangsung pada moisture content yang konstan. Kondisi udara yang
mengalami perubahan pada proses ini adalah: turunnya enthalpi, turunnya
temperatur (wet bulb), naiknya densitas udara karena terjadi penurunan spesific
volume, dan naiknya kelembapan relatif udara. Kenaikan kelembapan relatif udara
akan mencapai 100% yang ditunjukan pada garis saturasi.
Titik C pada proses ini merupakan kondisi udara pada saat udara berada di
dalam evaporator. Titik C ini diperoleh dengan menggambar lurus secara horizontal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
dari kanan ke kiri mengikuti garis saturasi dari titik B hingga pada batas maksimal
kelembapan relatif udara, yaitu saat kelembapan relatif udara menunjukan nilai
100%.
c. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying (titik C-D)
Pada Gambar 2.22, penurunan panas sensibel dan penurunan panas laten ke
udara. Pada proses ini, temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi,
volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik mengalami
penurunan. Sedangkan kelembapan relatif nilainya tetap pada nilai 100%. Pada
proses ini udara didinginkan oleh evaporator hingga mendekati suhu kerja
evaporator. Uap air yang terkandung di udara mengalami proses pengembunan
sehingga berubah menjadi air. Proses pengembunan ini mengakibatkan tingkat
kelembapan spesifik pada udara menjadi berkurang.
Titik D pada proses ini merupakan kondisi udara yang telah melewati
evaporator atau dapat disebut juga sebagai udara keluaran evaporator. Titik D ini
diperoleh dengan menggambar garis menurun mengikuti garis saturasi dari titik C
hingga titik suhu sama dengan suhu udara keluar evaporator.
d. Proses pemanasan dan menaikan kelembapan atau heating and humidifying
(titik D-A)
Pada Gambar 2.22, proses ini menunjukkan proses heating and humidifying.
Proses ini terjadi karena udara keluaran evaporator akan dikeluarkan menuju
lingkungan sehingga kondisi udara keluaran evaporator akan sama dengan udara
lingkungan. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur
bola basah dan kelembapan spesifik. Pada proses ini, terjadi kenaikkan enthalpi,
naiknya temperatur (wet bulb), naiknya titik embun (dew point), turunnya densitas
udara karena terjadi kenaikkan spesific volume, dan bisa terjadi kenaikkan atau
penurunan kelembapan relatif udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
2.1.7.3 Perhitungan pada psychrometric chart
Dari data-data yang ada pada psychrometric chart dapat dihitung (a) laju
aliran volume air yang diembunkan, (b) penurunan kandungan uap air, (c) laju
aliran massa udara, dan (d) debit aliran udara.
a. Laju aliran volume air yang diembunkan
Laju aliran volume air yang diembunkan dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.9) :
Vair = Vair
∆t ...(2.9)
dengan Vair adalah laju aliran volume air, Vair adalah jumlah air yang dihasilkan,
dan ∆t adalah selang waktu yang dibutuhkan.
b. Penurunan kandungan uap air
Penurunan kandungan uap air pada proses penghasilan aquades (lihat
Gambar 2.22) dapat dihitung dengan Persamaan (2.10) :
∆W = Wa-Wb ...(2.10)
dengan ∆W adalah penurunan kandungan uap air, Wa adalah kelembapan spesifik
udara sebelum masuk evaporator, dan Wb adalah kelembapan spesifik udara setelah
keluar evaporator.
c. Laju aliran massa udara yang berhasil diembunkan
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.11) :
Mudara = ṁair
Wa-Wb =
ṁair/∆t
Wa-Wb ...(2.11)
dengan Mudara merupakan laju aliran massa udara, mair adalah laju aliran massa air
yang dihasilkan, Wa adalah kelembapan spesifik udara sebelum masuk evaporator,
dan Wb adalah kelembapan spesifik udara setelah keluar evaporator, mair adalah
massa aquades yang dihasilkan, ∆t adalah selang waktu yang dibutuhkan untuk
menghasilkan aquades.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
d. Debit aliran udara
Debit aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.12) :
Qudara = ṁudara
ρudara = mudara x Uudara ...(2.12)
dengan Qudara merupakan debit aliran udara, mudara adalah laju aliran massa udara,
pudara adalah massa jenis udara, dan Uudara adalah volume spesifik udara.
2.2 Tinjauan pustaka
Yaningsih dkk, (2015) melakukan penelitian dengan menguji pengaruh
penggunaan refrigeran terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor
dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Pada penelitian ini
refrigeran yang digunakan adalah HCR-134a, HCR-12 dan HFC-134a. Temperatur
air laut dikondisikan pada temperatur konstan sebesar 45ᵒC. Kompresor
dioperasikan pada putaran konstan sebesar 1.200 rpm, laju aliran volumentrik air
laut dijaga sebesar 300 liter/jam, dan air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang.
Hasil penelitian ini menunjukkan unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan
menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikas dengan menggunakan
refrigeran HCR-134a menghasilkan produksi air tawar sebesar 25,6 liter/hari dan
COPaktual 5.5, lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan refrigeran HCR-12
dan HFC-134a berturut-turut adalah 24,4 liter/hari, 22,1 liter/hari dan 5,4 dan 5,2.
Air tawar hasil proses desalinasi memiliki nilai salinitas 715 ppm.
Eko Romadhoni, (2017) melakukan penelitian tentang mesin penghasil air
aki menggunakan mesin siklus kompresi uap dilengkapi dengan humidifier.
Penelitian ini dilakukan secara eksperimen. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a)
Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan sistem kompresi uap yang
dilengkapi dengan humidifier. (b) Mengetahui karakteristik mesin penghasil air aki
yang telah dibuat meliputi: COPaktual (Coefficient of Performance), COPideal
(Coefficient of Performance), efisiensi dari mesin siklus kompresi uap dan
mengetahui jumlah air aki yang dihasilkan oleh mesin penghasil air aki per jamnya.
Komponen mesin penghasil air aki meliputi: mesin pendingin ruangan atau AC
yang dijual di pasaran dengan daya sebesar 3/4 PK serta menggunakan refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
410A, rangkaian pencurah air dibuat menggunakan pipa PVC berdiameter 1/2 inch,
lubang pencurah berdiameter 2 mm, jarak antar lubang 1,5 cm, rangkaian berjumlah
14 baris, air dialirkan menggunakan pompa berdaya 125 watt. Kipas pada
humidifier berdaya 40 watt, kecepatan aliran udara 1,28 m/s untuk kecepatan satu
dan 1,62 m/s untuk kecepatan maksimal. Variasi penelitian dengan menggunakan
kipas kecepatan satu, kipas kecepatan maksimal dan kipas pada humidifier off.
Ukuran kotak mesin penghasil air aki berukuran p x l x t : 2 m x 1 m x 2 m. Mesin
penghasil air aki berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Mesin siklus kompresi
uap yang digunakan memiliki nilai Coefficient of Performance (aktual) sebesar
7,61, nilai Coefficient of Performance (ideal) sebesar 10,6 dan memiliki nilai
efisiensi sebesar 71,72%. Mesin mampu menghasilkan air aki dengan laju aliran
volume air untuk kipas pada humidifier kecepatan maksimal sebesar 1,41 liter/jam,
untuk kipas pada humidifier kecepatan satu sebesar 1,35 liter/jam dan untuk kipas
pada humidifier off sebesar 1,28 liter/jam.
Yaningsih dan Istanto, (2014), melakukan penelitian tentang desalinasi
dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang dianggap sebagai cara efisien
dan menjanjikan dimana memanfaatkan condensor dan evaporator dari pompa
kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut. Penelitian ini menguji laju aliran
massa udara terhadap produktivitas tawar unit desalinasi berbasis pompa kalor
dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Pada penelitian laju
aliran massa udara divariasi sebesar 0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202 kg/s, 0,0306
kg/s dengan cara mengatur kecepatan udara sebesar 2 m/s, 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6
m/s. Untuk setiap pengujian, laju aliran massa air laut masuk humidifier dijaga
konstan sebesar 0,0858 kg/s, temperatur air laut masuk humidifier dijaga konstan
sebesar 45ᵒC, salinitas air laut umpan sebesar 31.342 ppm dan air laut dalam sistem
ini disirkulasi ulang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa produktivitas air tawar
unit desalinasi meningkat dengan kenaikan laju aliran massa udara hingga ke
sebuah nilai optimum dan menurun setelah nilai optimun tersebut. Produksi air
tawar optimum diperoleh pada laju aliran massa udara 0,0202 kg/s yaitu sebesar
24,48 liter/hari. Produksi air tawar unit desalinasi ini pada laju aliran massa air laut
0,0858 kg/s untuk laju aliran massa udara 0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202 kg/s,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
0,0306 kg/s berturut-turut rata-rata sebesar 11,28 liter/hari, 18,72 liter/hari, 24,48
liter/hari, 23,04 liter/hari, 21,60 liter/hari. Air tawar hasil unit desalinasi memiliki
nilai salinitas 620 ppm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Objek penelitian merupakan mesin penghasil aquades yang dibuat sendiri.
Mesin penghasil aquades terdiri dari 2 (dua) rangkaian sistem, yaitu mesin sistem
kompresi uap dan sistem bak pencurah air yang dibuat dalam 1 (satu) rangkaian.
Panjang mesin 2,51 m, lebar mesin 0,985 m, dan tinggi mesin 1,01 m. Gambar 3.1
merupakan skematik dari objek yang diteliti yaitu mesin penghasil aquades dengan
sistem kompresi uap yang dilengkapi dengan bak pencurah air.
Gambar 3.1 Mesin penghasil aquades dengan bak pencurah air
Keterangan pada Gambar 3.1
a. Kompresor d. Evaporator g. Humidifier
b. Kondensor e. Bak penampung h. Gelas ukur
c. Pipa kapiler f. Pompa i. Kipas tambahan
a c
b
f e
d
i
g
h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
3.2 Alur Pelaksanaan Penelitian
Sebelum melakukan penelitian terlebih dahulu mempersiapkan alur
penelitian yang akan digunakan untuk pedoman. Alur penelitian akan
mempermudah jalannya penelitian. Gambar 3.2 memperlihatkan skema diagram
alur penelitian yang dipergunakan.
Gambar 3.2 Skema diagram alur penelitian
Mulai
Menyiapkan alat dan bahan
Perancangan mesin penghasil aquades
Pembuatan mesin penghasil aquades
Baikkah?
Baik
Pengambilan data
Pengolahan, analisa data/pembahasan,
kesimpulan dan saran
Selesai
Tidak baik
Pemilihan variasi penelitian dari
1 sampai dengan 4
Melanjutkan
variasi? Ya
Tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Penelitian dimulai dengan merancang disain mesin penghasil aquades.
Kemudian menyiapkan komponen-komponen mesin penghasil aquades yang
terbagi menjadi dua bagian utama, yaitu bagian mesin siklus kompresi uap dan
bagian humidifier. Komponen-komponen disiapkan sesuai dengan spesifikasi yang
dibutuhkan. Setelah komponen-komponen yang dibutuhkan telah terkumpul,
kemudian dilakukan proses perakitan mesin penghasil aquades. Perakitan mesin
dilakukan dengan menggabungkan mesin siklus kompresi uap dengan humidifier.
Setiap komponen mesin dirakit sesuai susunan yang diinginkan hingga mesin dapat
berfungsi.
Mesin yang telah selesai dirangkai tidak bisa langsung diambil datanya,
melainkan harus diuji coba terlebih dahulu. Pengujian alat dilakukan hingga mesin
benar-benar menunjukkan unjuk kerja yang stabil sehingga data yang dikumpulkan
dapat dianggap valid. Apabila mesin belum bekerja dengan baik, maka dapat
dilakukan perakitan ulang atau perbaikan pada mesin. Saat perbaikan mesin selesai,
mesin diuji kembali hingga mesin menghasilkan unjuk kerja yang diinginkan.
Setelah mesin menunjukkan unjuk kerja yang baik, maka kita perlu
menyiapkan proses pengambilan data. Persiapan ini dilakukan dengan memasang
alat ukur yang dibutuhkan pada mesin serta tabel pencatatan data hasil penelitian.
Tabel ini sangat diperlukan dalam pengambilan data karena sangat mempermudah
dalam pencatatan data yang didapat. Tabel berisi variabel-variabel data yang ingin
didapat atau dicatat. Setelah persiapan pengambilan data selesai, maka pengambilan
data penelitian pada mesin siap dilakukan. Pengambilan data penelitian dilakukan
dengan mencatat data yang tertera pada alat ukur. Data yang dikumpulkan nantinya
akan diolah dan dilakukan perhitungan tentang unjuk kerja mesin. Hasil pengolahan
data penelitian kemudian dibahas dengan melakukan analisa hasil perolehan data.
Kesimpulan bisa didapat setelah selesai melakukan analisa terhadap hasil
pengolahan data penelitian. Untuk mempermudah menampilkan kesimpulan, hasil
pengolahan data ditampilkan dalam bentuk grafik. Kesimpulan didapat dari intisari
hasil-hasil pembahasan dan sesuai dengan tujuan penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
3.3 Metode Penelitian
Proses penelitian dilakukan dengan pengambilan data secara langsung
terhadap alat yang telah dibuat, dan dilakukan di laboratorium sehingga metode
penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental.
3.4 Variasi Penelitian
a. Variabel bebas
Variabel bebas merupakan variabel yang dapat diubah dalam melakukan
penelitian. Penelitian ini memiliki satu variabel bebas, yaitu kecepatan putaran
kipas angin yang mengarah ke evaporator : (a) kecepatan putaran kipas nol (kipas
off), (b) kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm), (c) kecepatan putaran kipas 2 (1226
rpm) dan kecepatan putaran kipas maksimal (1664 rpm).
b. Variabel terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang hasilnya tergantung pada variabel
bebas. Ketika penelitian berlangsung, akan diperoleh data yang kemudian diolah
dan dilakukan pembahasan. Variabel terikat pada penelitian ini adalah nilai
COPaktual, COPideal, efisiensi mesin kompresi uap dan jumlah aquades yang
dihasilkan.
3.5 Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian adalah mesin penghasil aquades.
Gambar 3.1 menunjukkan skematik mesin penghasil aquades yang diteliti. Dengan
ukuran mesin p x l x t : 2,51 m x 0,985 m x 1,01 m.
3.5.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penghasil
aquades, antara lain:
a. Gergaji besi dan gergaji kayu
Gergaji besi digunakan untuk memotong pipa paralon. Dimana pipa paralon
tersebut digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampungan ke humidifier.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gergaji kayu digunakan untuk memotong kayu balok, papan kayu dan GRC board.
Dimana kayu balok, papan kayu dan GRC board digunakan untuk kotak utama
mesin.
b. Palu
Palu digunakan untuk memukul paku, dimana paku tersebut digunakan
untuk menyatukan kayu balok, papan kayu, dan GRC board sehingga bisa menjadi
kotak utama mesin.
c. Gunting dan cutter
Gunting dan cutter digunakan untuk memotong plastik mika dan lakban.
Dimana plastik mika digunakan sebagai pelapis bak penampungan air agar tidak
bocor.
d. Meteran dan mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang komponen kotak mesin,
sehingga ukuran bisa sesuai dengan disain. Mistar digunakan untuk mengukur dan
membuat garis pada komponen kotak mesin.
e. Obeng dan kunci pas ring set
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan skrup. Kunci pas
dan ring set digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut.
f. Bor
Bor digunakan untuk melubangi bak air. Mata bor yang digunakan memiliki
diameter 2 mm.
g. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga yang digunakan agar
potongan pada pipa tembaga dapat presisi sehinga dapat mengurangi resiko
kebocoran refrigeran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
h. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa tembaga berfungsi untuk melebarkan
mulut pipa tembaga agar dapat tersambung dengan baik.
3.5.2 Bahan
Bahan atau komponen yang diperlukan dalam proses pembuatan mesin
penghasil aquades, antara lain:
a. Kayu balok 4 x 6 cm
Kayu balok ini digunakan sebagai rangka utama kotak mesin penghasil
aquades. Gambar 3.3 menyajikan gambar kayu balok yang digunakan sebagai
rangka box mesin penghasil aquades.
Gambar 3.3 Kayu balok 4 x 6 cm
Sumber : https://www.sarana-bangunan.com/macam-macam-ukuran-kayu-dan-
kegunaannya.jpeg
b. Papan kayu
Papan kayu digunakan sebagai tempat memasang evaporator. Papan kayu
yang memiliki tebal 1,5 cm dan lebar 15 cm. Papan kayu juga digunakan untuk
membuat bak penampungan air. Gambar 3.4 menyajikan gambar papan kayu yang
digunakan sebagai tempat memasang evaporator dan sebagai bak penampung air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 3.4 Papan Kayu
Sumber : https://furnituredanmebel.blogspot.com/2016/01/belajar-cara-
menghitung-kubikasi-kayu-papan.html
c. Triplek dan GRC board
Triplek dan GRC board digunakan sebagai dinding luar dan dinding tengah
kotak mesin penghasil aquades. Triplek yang terdapat dipasaran memiliki ukuran
122 cm x 244 cm dengan ketebalan 3 mm yang dipotong sesuai ukuran yang
diperlukan, dan GRC board memiliki ukuran 1,2 m x 2,4 m dengan ketebalan 9
mm. Gambar 3.5 menyajikan gambar triplek yang digunakan sebagai dinding
tengah/dinding pembatas mesin penghasil aquades, dan Gambar 3.6 menyajikan
gambar GRC board yang digunakan sebagai dinding luar mesin penghasil mesin
aquades.
Gambar 3.5 Triplek
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gambar 3.6 GRC board
Sumber: http://www.pddianjaya.com/wp-content/uploads/2016/02/Jaya
Sheetrock.jpg
d. Styrofoam
Styrofoam digunakan untuk melapisi dinding yang memiliki celah udara
agar tidak ada udara dari luar masuk ke dalam mesin melalui celah-celah box.
Gambar 3.7 menyajikan gambar styrofoam yang digunakan.
Gambar 3.7 Styrofoam
Sumber: https://sc01.alicdn.com/kf/HTB1AlM5KXXXXXcVXFXXq6x
XFXXXk/Expandable-Polystyrene-Boards.jpg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
e. Paku dan sekrup
Paku digunakan untuk menyatukan rangka kayu sehingga dapat terpasang
dengan kuat, serta digunakan untuk memasang papan kayu, triplek, dan GRC board
pada rangka kotak mesin. Sekrup digunakan untuk memasang engsel pintu.
f. Roda lemari
Roda lemari digunakan agar mesin penghasil air aquades mudah untuk
dipindahkan.
g. Engsel pintu
Engsel pintu digunakan agar pintu mudah untuk dibuka dan ditutup.
h. Akrilik
Akrilik digunakan pada bagian dinding yang dipasang hygrometer, dan
berfungsi agar mempermudah dalam melihat suhu yang tertera pada hygrometer
yang berada di dalam box mesin penghasil aquades. Gambar 3.8 menyajikan akrilik
yang digunakan pada dinding agar mudah melihat hygrometer yang ada didalam
kotak mesin penghasil aquades.
Gambar 3.8 Akrilik
Sumber: https://ecs7.tokopedia.net/img/product-1/2016/8/24/138712/
138712_50ee8d3d-6048-4fe0-889f-fd4108a34f7e.jpg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
i. Lakban dan double tape
Lakban dan double tape digunakan untuk merekatkan styrofoam pada
dinding mesin serta menutupi celah yang ada pada dinding mesin.
j. Plastik mika
Plastik mika digunakan sebagai pelapis bak penampungan air, sehingga bak
penampungan air tidak bocor. Gambar 3.9 menyajikan gambar plastik mika yang
digunakan sebagai pelapis bak penampung air.
Gambar 3.9 Plastik mika
Sumber: http://2.bp.blogspot.com/-Xu-Z1jhW0-o/Uuzi1pGqFdI/
AAAAAAAACio/cOdxW8wRisM/s1600/mika-plastik1.jpg
k. Kondensor
Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dari sistem ke lingkungan.
Kondensor yang digunakan merupakan kondensor jenis pipa bersirip. Kondensor
ini memiliki spesifikasi panjang 84,8 cm, lebar 32 cm, dan tinggi 59,6 cm. Pipa
kondensor jenis ini berbahan aluminium dengan diameter pipa sebesar 6 mm dan
jarak antar pipa 13 mm. Sirip pada kondensor berbahan aluminium dengan jarak
antar sirip sebesar 1 mm.
Gambar kondensor pipa bersirip yang digunakan tersaji pada Gambar 2.6.
l. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan
rendah ke tekanan tinggi. Jenis kompresor yang digunakan adalah kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
hermetik jenis rotary. Kompresor hermetik jenis rotary ini memiliki daya sebesar
745,7 watt dengan tinggi kompresor sebesar 24 cm dan berdiameter 15 cm.
Gambar 3.10 menyajikan gambar kompresor hermetik jenis rotary yang
digunakan pada komponen utama mesin penghasil aquades.
Gambar 3.10 Kompresor hermetik jenis rotary
Sumber: http://id.sw-hvac.net/refrigeration-compressor/hermetic-refrigeration-
compressor.jpg
m. Pipa kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Dari hasil
pengukuran, pipa kapiler ini berdiameter 0,8 mm. Pipa kapiler ini berbahan
tembaga dengan panjang keseluruhan sebesar 50 cm.
Gambar pipa kapiler pada komponen utama mesin penghasil aquades tersaji
pada Gambar 2.7.
n. Evaporator
Evaporator berfungsi untuk menyerap panas dari lingkungan yang
kemudian panas tersebut didinginkan oleh refrigeran. Evaporator yang digunakan
memiliki spesifikasi panjang 77,3 cm, lebar 18,5 cm, 25 cm. Evaporator ini berjenis
pipa bersirip, dengan pipa evaporator berbahan tembaga yang memiliki diameter
pipa 6,20 mm dan jarak antar pipa 13 cm. Sirip pada evaporator berbahan
aluminium dengan jarak antar sirip sebesar 1 mm.
Gambar evaporator jenis pipa bersirip tersaji pada Gambar 3.11.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gambar 3.11 Evaporator jenis pipa bersirip
o. Filter
Filter merupakan alat yang memiliki fungsi untuk menyaring kotoran dalam
pipa kapiler seperti uap air dan sisa-sisa pemotongan, korosi maupun kotoran -
kotoran yang lain. Dari hasil pengukuran, diketahui ukuran diameter filter sebesar
2 cm dan panjangnya 4,5 cm. Filter ini berbahan tembaga.
Gambar filter pada komponen utama mesin penghasil aquades tersaji pada
Gambar 2.7
p. Refrigeran
Refrigeran merupakan jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin.
Refrigeran berfungsi untuk menyerap kalor dan melepas kalor dari lingkungan
sekitar. Refrigeran yang digunakan pada penelitian adalah jenis R32.
Gambar 3.12 Refrigeran 32
Sumber : http://cdn3.bigcommerce.com/s-xw59ii/products/74/images/273/
R32_01_can__18298.1443456143.600.600.png?c=2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
q. Kipas angin
Kipas angin digunakan untuk membantu sirkulasi udara menuju menuju
evaporator. Kipas angin yang digunakan memiliki daya 40 watt, dengan diameter
kipas 25 cm, dan memiliki sudu berjumlah 3.
Gambar kipas angin sebagai kipas tambahan pada mesin penghasil aquades
tersaji pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Kipas angin
r. Pompa air
Pompa air digunakan untuk mensirkulasikan air dari bak penampungan air
menuju rangkaian pipa humidifier. Pompa yang digunakan berjenis submersible
pump yang memiliki daya 100 watt, dengan kapasitas maksimum sebesar 70 LPM
(liter per menit).
Gambar pompa air tersaji pada Gambar 3.14
Gambar 3.14 Pompa air
Sumber : http://www.sentralpompa.com/category-31-Pompa-Sirkulasi-Kolam-
.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
s. Pipa PVC
Pipa PVC berukuran ¾ inch digunakan sebagai rangkaian humidifier,
dimana pipa-pipa PVC ini dirangkai untuk mengalirkan air ke bak humidifier.
Gambar pipa PVC tersaji pada Gambar 3.15
Gambar 3.15 Pipa PVC
t. Bak pencurah air
Bak pencurah air terbuat dari plastik dengan ukuran panjang 34 cm, lebar
31 cm, dan tinggi 32 cm. Bak pencurah air berjumlah 2 buah pada rangkaian
humidifier dengan diameter lubang bak pencurah air sebesar 2 mm dan jarak antar
lubang sebesar 2 cm.
Gambar bak pencurah air tersaji pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Bak pencurah air
u. Lem pipa PVC
Lem pipa PVC digunakan untuk memperkuat sambungan antara pipa PVC
yang tersaji pada Gambar 3.17
Gambar 3.17 Lem pipa PVC
Sumber: http://jayacoatinkindonesia.com/wp-content/uploads/sites.png
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
3.6 Alat Bantu Penelitian
Alat bantu yang digunakan untuk mendapatkan data pada penelitian ini adalah
hygrometer, thermocouple, stopwatch, gelas ukur dan penampil suhu digital.
a. Hygrometer
Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara basah dan suhu udara
kering di ruangan. Dari hasil pengukuran suhu udara basah dan kering dapat
diketahui kelembapan udara yang ada di lingkungan hygrometer.
Gambar hygrometer yang digunakan tersaji pada Gambar 3.18
Gambar 3.18 Hygrometer
b. Thermocouple dan penampil suhu digital
Thermocouple digunakan untuk mengukur perubahan suhu pada saat
pengambilan data. Ujung thermocouple diletakkan atau ditempelkan pada bagian
yang akan diukur suhunya. Kemudian nyalakan penampil suhu digital untuk
mengetahui suhu pada bagian yang ingin diketahui suhunya. Bagian yang akan
diambil datanya menggunakan thermocouple dan penampil suhu digital yaitu suhu
kondensor, suhu evaporator.
Gambar 3.19 menyajikan gambar thermocouple, dan Gambar 3.20
menyajikan penampil suhu digital yang digunakan sebagai alat ukur suhu pada
mesin penghasil aquades.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Gambar 3.19 Thermocouple
Gambar 3.20 Penampil suhu digital
c. Stopwatch
Stopwatch digunakan sebagai acuan waktu yang dibutuhkan saat
pengambilan data.
d. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang dihasilkan mesin
pada saat pengambilan data.
3.7 Pembuatan Mesin Penghasil aquades
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin penghasil
aquades, sebagai berikut:
a. Merancang bentuk dan model mesin penghasil aquades.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
b. Membuat rangka lemari mesin dengan menggunakan kayu balok.
c. Memasang papan kayu sebagai penyangga komponen evaporator.
d. Membuat bak penampungan air untuk humidifier menggunakan papan
kayu.
e. Memasang dinding luar menggunakan triplek dan GRC board.
f. Memasang pintu pada box mesin.
g. Melapisi bak penampungan air dengan styrofoam.
h. Melapisi bak penampungan air yang telah dilapisi styrofoam dengan
menggunakan plastik mika.
i. Membuat lubang di dinding tengah untuk udara keluaran dari kondensor.
j. Memasang komponen-komponen mesin siklus kompresi uap.
k. Memasang kelistrikan mesin siklus kompresi uap.
l. Membuat sekat pada bagian indoor agar udara dari rangkaian humidifier
hanya bisa melewati evaporator terlebih dahulu.
m. Pemasangan styrofoam untuk meminimalisir kebocoran udara.
n. Pemotongan pipa PVC sepanjang 50 cm untuk rangkaian humidifier.
o. Merangkai pipa PVC dengan sambungan pipa menjadi rangkaian pencurah
air.
p. Pembuatan lubang pada bak pencurah air dengan menggunakan mata bor
berdiameter 2 mm dan dengan jarak antar lubang 2 cm.
q. Pemasangan pompa air di dalam lemari mesin penghasil aquades.
r. Pemasangan rangkaian pencurah air dengan pompa air di atas bak
penampungan air.
s. Memasang kipas untuk membantu sirkulasi udara setelah melewati
humidifier menuju ke evaporator.
t. Memasang kipas tambahan di evaporator, agar sirkulasi udara ke evaporator
lebih lancar.
3.8 Skema Pengambilan Data Penelitian
Skema pengambilan data penelitian menunjukkan penempatan susunan alat
ukur yang digunakan untuk pengambilan data pada mesin pendingin. Skema
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
pengambilan data penelitian mesin pendingin dapat dilihat pada Gambar 3.21.
Peralatan tambahan yang digunakan dalam pengambilan data adalah thermocouple,
penampil suhu digital, hygrometer, stopwatch dan gelas ukur. Skema yang tersaji
pada Gambar 3.21 merupakan skematik untuk memperoleh data primer pada
penelitian. Kemudian untuk memperoleh data sekunder pada penelitian
menggunakan diagram P-h untuk memperoleh data entalpi, suhu kerja kondensor,
suhu kerja evaporator, dan mempergunakan psychrometri chart untuk mendapatkan
data-data : kelembapan relatif, kelembaban spesifik, suhu titik embun, suhu udara
basah, dll.
Gambar 3.21 Skematik posisi alat ukur
Pada Gambar 3.21 menunjukan skema pengambilan data penelitian mesin
penghasil air aquades. Bagian-bagian yang diperlukan dalam pengambilan data
penelitian adalah sebagai berikut :
a. Thermocouple dan penampil suhu digital (T1)
Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur
suhu kerja di kondensor.
b. Thermocouple dan penampil suhu digital (T2)
Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur
suhu kerja di evaporator.
T2
T3
T1 A
C
B Tdb, Twb
Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
c. Thermocouple dan penampil suhu digital (T3)
Thermocouple dan penampil suhu digital ini digunakan untuk mengukur
suhu udara setelah melewati evaporator.
d. Hygrometer (Tdb, B)
Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara kering setelah melewati
humidifier.
e. Hygrometer (Twb, B)
Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara basah setelah melewati
humidifier.
f. Hygrometer (Tdb, A)
Hygrometer digunakan untuk mengukur suhu udara kering lingkungan.
g. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang berhasil
diembunkan oleh evaporator atau air aki yang dihasilkan mesin.
3. 9 Cara Mendapatkan Data
Pengambilan data dilakukan dengan mencatat data langsung dari
pengukuran. Langkah-langkah pengambilan data adalah sebagai berikut :
a. Pengambilan data diawali dengan menyiapkan alat mesin penghasil
aquades. Persiapan dilakukan dengan memeriksa setiap bagian mesin
penghasil aquades dan memastikan setiap bagian mesin bisa berfungsi
dengan baik.
b. Mengkalibrasi thermocouple yang digunakan untuk mengukur suhu.
Kalibrasi thermocouple ini bertujuan untuk memastikan bahwa
thermocouple yang digunakan masih berfungsi dengan baik dan
menampilkan data yang akurat.
c. Menyiapkan stopwatch, thermocouple, hygrometer serta gelas ukur.
Persiapan ini dilakukan dengan memasang setiap alat bantu penelitian pada
tempatnya. Thermocouple dipasang untuk mengukur suhu pada evapotator,
suhu udara keluaran evaporator, suhu pada kondensor, dan suhu udara
keluaran kondensor. Hygrometer diposisikan untuk mengukur suhu udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
ruang rangkaian humidifier. Gelas ukur disiapkan untuk mengukur jumlah
air yang dihasilkan mesin.
d. Menghidupkan mesin untuk memanaskan mesin terlebih dahulu hingga air
aquades yang dihasilkan mesin sudah mengalir dengan stabil.
e. Mencatat terlebih dahulu suhu setiap titik pengambilan data pada menit ke-
0. Pencatatan ini bertujuan untuk mengetahui kondisi awal sebelum hasil air
aquades mulai diukur.
f. Mencatat data yang pengamatan yang ditunjukan langsung pada penampil
suhu digital thermocouple, hygrometer serta jumlah air yang dihasilkan
setiap 10 menit sekali selama dua jam.
g. Pengujian dilakukan selama tiga hari untuk tiga percobaan. Untuk satu
variasi kecepatan kipas pada rangkaian humidifier, dilakukan pengujian
selama dua jam. Dalam satu hari, pengujian dilakukan selama 3 kali dengan
rentang waktu berbeda, sehingga dibutuhkan waktu enam jam dalam satu
hari untuk mendapatkan satu sampel data penelitian.
Data yang diukur saat pengambilan data dalam penelitian ini dapat dilihat
pada Tabel 3.1 berikut :
Tabel 3.1 Tabel pengambilan data penelitian
(menit) (rpm) (oC) (
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) (ml)
1 10
2 20
3 30
4 40
5 50
6 60
7 70
8 80
9 90
10 100
11 110
12 120
Tevap. Tkond. Suhu di titik ASuhu di
titik D
Volume
air
Refrigeran Udara
Rata-rata
Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam
Nowaktu
Kecepatan
putaran
kipasSuhu di titik B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Keterangan :
a. Tkond. adalah suhu kerja kondensor.
b. Tevap. adalah suhu kerja evaporator.
c. T titik D adalah suhu udara keluaran evaporator.
d. Tdb titik A adalah suhu udara kering setelah proses humidifikasi.
e. Twb titik A adalah suhu udara basah setelah proses humidifikasi.
f. Tdb titik B adalah suhu udara kering lingkungan.
g. Volume air adalah volume aquades yang dihasilkan mesin.
3.10 Cara Mengolah Data
Data yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat penelitian.
Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam tabel perhitungan. Berikut langkah-
langkah mengolah data :
a. Memasukan data yang diperoleh dari hasil pengujian ke dalam tabel seperti
pada Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata pada setiap variasinya.
b. Menggunakan data hasil rata-rata yang diperoleh untuk menggambarkan
siklus kompresi uap pada P-h diagram, sesuai dengan refrigeran yang
digunakan.
c. Mendapatkan nilai entalpi h1, h2, h3 dah h4 dari siklus kompresi uap pada P-
h diagram.
d. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik
dari mesin siklus kompresi uap dengan cara menghitung kalor yang dilepas
oleh kondensor (Qout) menggunakan Persamaan (2.2), kalor yang diserap
oleh evaporator (Qin) menggunakan Persamaan (2.3), kerja yang dilakukan
oleh kompresor (Win) menggunakan Persamaan (2.1), COPaktual
menggunakan Persamaan (2.4), COPideal menggunakan Persamaan (2.5) dan
efisiensi dari mesin siklus kompresi uap menggunakan Persamaan (2.6).
e. Mencari nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa)
serta nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb)
dengan menggunakan psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
f. Setelah diketahui nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati
humidifier (Wa) serta nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati
evaporator (Wb), kemudian menghitung kandungan uap air yang berhasil
ditambahkan (ΔW) untuk setiap variasi. Untuk menghitung kandungan uap
air yang berhasil ditambahkan (ΔW) digunakan Persamaan (2.10).
g. Menghitung laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair ) untuk
setiap variasi percobaan menggunakan Persamaan (2.9).
h. Setelah diketahui laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair ),
kemudian menghitung laju aliran massa udara saat proses pengembunan
terjadi (mudara) untuk setiap variasi percobaan menggunakan Persamaan
(2.11).
i. Kemudian mencari debit aliran udara (Q) untuk setiap variasi percobaan
dengan menggunakan Persamaan (2.12).
j. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil dari proses menghasilkan air
aki ditampilkan dalam bentuk grafik. Pembahasan terhadap grafik,
dilakukan dengan mengacu pada tujuan penelitian.
3.11 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan intisari dari hasil penelitian yang sudah dilakukan
dan kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian yang dilakukan. Saran
dibuat dengan tujuan agar hasil dari penelitian yang akan dilakukan pada masa
mendatang menjadi lebih baik lagi dari penelitian yang sudah dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Pada penelitian ini, hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin penghasil
aquades dengan menggunakan sistem kompresi uap berdasarkan variasi kecepatan
kipas yang berada di sebelum evaporator yang meliputi: suhu kerja kondensor
(Tkond.), suhu kerja evaporator (Tevap.), suhu udara kering lingkungan (Tdb titik A),
suhu udara basah lingkungan (Twb titik A), suhu udara kering pada proses
humidifikasi (Tdb titik B), suhu kerja setelah melewati evaporator (T titik D), dan
jumlah air yang dihasilkan. Pengujuan dilakukan sebanyak 3 kali percobaan untuk
setiap kecepatan kipas, yaitu kondisi kipas off, kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm),
kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm), kecepatan putaran kipas 3 (1664 rpm).
Kemudian dihitung hasil rata-ratanya untuk setiap variasi. Hasil rata-rata disajikan
pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, dan Tabel 4.5.
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kipas off
Tevap. Tkond.
Suhu di
titik D
(menit) (rpm) (ᵒC) (ᵒC) Tdb (ᵒC) Twb (ᵒC) Tdb (ᵒC) Twb (ᵒC) Tdb (ᵒC) (ml)
1 10 6,9 45,0 26,1 22,2 24,7 23,2 14,7 316,7
2 20 6,2 45,2 26,3 22,2 24,8 23,2 14,4 583,3
3 30 6,7 45,9 26,5 22,5 25,2 23,5 13,9 833,3
4 40 6,6 45,8 26,5 22,3 24,8 23,3 13,6 1166,7
5 50 6,9 46,3 26,7 22,3 25,2 23,3 13,3 1466,7
6 60 6,6 46,3 26,5 22,3 25,0 23,3 13,5 1800,0
7 70 7,2 46,4 26,7 22,7 25,3 23,7 13,7 2116,7
8 80 7,2 46,5 27,0 22,7 25,3 23,5 13,7 2466,7
9 90 7,2 46,9 27,0 22,7 25,5 23,5 13,7 2750,0
10 100 7,2 46,5 27,2 22,7 25,5 23,7 13,6 3083,3
11 110 7,2 46,7 27,3 22,7 25,7 23,5 13,6 3383,3
12 120 7,2 46,0 26,5 22,5 25,5 23,5 13,2 3716,7
6,9 46,1 26,7 22,5 25,2 23,4 13,8
1858,3
Volume
airSuhu di titik A
0
Rata-rata
NoWaktu
Kecepatan
putaran
kipas
Refrigeran Udara
Suhu di titik B
Rata-rata volume aquades yang dihasilkan per jam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 1
Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 2
Tabel 4.4 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 3
(menit) (rpm) (oC) (
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) (ml)
1 10 7,5 46,3 27,3 23,7 25,7 25,3 15,5 326,7
2 20 7,5 46,7 27,2 23,8 25,7 25,3 15,4 633,3
3 30 7,6 46,9 27,3 23,7 25,5 25,5 15,6 950,0
4 40 7,7 47,1 27,5 23,7 25,5 25,7 15,5 1283,3
5 50 7,4 46,9 27,3 23,5 25,5 25,3 15,4 1616,7
6 60 7,5 47,3 27,2 23,5 25,3 25,3 15,5 1933,3
7 70 7,7 47,3 27,2 23,7 25,3 25,5 15,4 2283,3
8 80 7,7 47,8 27,8 24,0 25,7 26,1 15,6 2616,7
9 90 7,6 47,1 27,7 24,0 25,7 26,0 15,6 2950,0
10 100 7,5 47,4 27,7 23,8 25,7 25,8 15,5 3283,3
11 110 7,7 47,3 27,8 23,7 25,7 25,8 15,6 3600,0
12 120 8,1 46,5 27,8 23,7 25,7 25,8 15,4 3916,7
7,6 47,0 27,5 23,7 25,6 25,6 15,5
1958,3
Tevap. Tkond. Suhu di titik ASuhu di
titik D
Volume
air
Refrigeran Udara
Rata-rata
Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam
981
Nowaktu
Kecepatan
putaran
kipasSuhu di titik B
(menit) (rpm) (oC) (
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) (ml)
1 10 8,0 46,4 26,0 23,3 25,5 23,8 15,3 330,0
2 20 8,2 46,8 26,2 23,3 25,5 24,0 15,0 666,7
3 30 8,2 46,9 26,3 23,3 25,8 23,8 14,9 1016,7
4 40 8,4 47,2 27,2 23,3 25,8 24,7 15,0 1333,3
5 50 8,4 47,4 27,3 23,7 25,7 25,3 15,2 1666,7
6 60 8,2 47,4 27,3 23,5 25,8 25,0 15,1 2000,0
7 70 8,4 47,3 27,2 23,3 25,8 24,7 14,9 2333,3
8 80 8,3 46,0 27,5 23,3 25,8 25,0 15,1 2716,7
9 90 8,4 47,1 27,5 23,7 25,8 25,3 15,1 3016,7
10 100 8,5 47,5 27,7 23,2 25,8 25,0 14,7 3333,3
11 110 8,5 47,4 28,0 23,5 25,8 25,7 14,7 3666,7
12 120 8,5 47,4 27,7 23,3 25,8 25,2 14,7 3983,3
8,3 47,1 27,2 23,4 25,8 24,8 15,0
1991,7
Tevap. Tkond. Suhu di titik ASuhu di
titik D
Volume
air
Rata-rata
Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam
Nowaktu
Kecepatan
putaran
kipas
Refrigeran Udara
1226
Suhu di titik B
(menit) (rpm) (oC) (
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) Twb(
oC) Tdb(
oC) (ml)
1 10 7,6 46,7 27,5 23,7 25,3 25,8 15,8 346,7
2 20 7,7 46,9 27,2 23,3 25,5 25,0 16,2 683,3
3 30 7,7 47,1 27,2 23,5 25,5 25,2 16,2 1016,7
Tevap. Tkond. Suhu di titik ASuhu di
titik D
Volume
airSuhu di titik BNowaktu
Kecepatan
putaran
kipas
Refrigeran Udara
1664
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Tabel 4.5 Lanjutan data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar
kipas 3
4.2 Perhitungan
Pada proses perhitungan, diagram P-h digunakan untuk menganalisa unjuk
kerja mesin siklus kompresi uap yang digunakan. Psychrometric chart digunakan
untuk menganalisa proses yang terjadi pada udara saat mesin beroperasi
menghasilkan air aquades.
a. Perhitungan-perhitungan pada mesin siklus kompresi uap
Perhitungan-perhitungan pada mesin siklus kompresi uap dilakukan dengan
menghitung unjuk kerja pada mesin penghasil air aquades. Sehingga, untuk
menghitung unjuk kerja mesin siklus kompresi uap menggunakan data yang tertera
pada spesifikasi mesin dan data yang didapatkan, suhu evaporator dan kondensor
yang sudah diketahui pada salah satu data yaitu, suhu kerja evaporator sebesar
7,63OC, suhu kerja kondensor sebesar 47,04OC, arus listrik 5,5 A dan daya masukan
sebesar 980 watt. Kemudian digambarkan pada P-h diagram untuk memperoleh
nilai entalpi h1, h2, h3, dan h4. Siklus kompresi uap dianggap sebagai siklus ideal,
tidak ada proses pendinginan lanjut dan tidak ada proses pemanasan lanjut. Gambar
4.1 menyajikan siklus kompresi uap pada mesin yang digunakan.
4 40 8,3 47,8 27,3 23,3 25,3 25,3 16,2 1360,0
5 50 7,7 47,3 27,5 23,5 25,7 25,3 16,2 1683,3
6 60 7,8 47,4 27,5 23,3 25,3 25,5 16,4 2033,3
7 70 7,9 46,3 27,7 23,7 25,8 25,5 16,6 2366,7
8 80 7,7 47,3 27,7 23,5 25,8 25,3 16,8 2726,7
9 90 7,9 47,6 27,5 23,3 25,8 25,0 17,0 3033,3
10 100 7,8 47,4 27,8 23,2 25,8 25,2 17,1 3366,7
11 110 7,8 47,9 27,8 23,2 25,8 25,2 17,2 3683,3
12 120 7,9 47,8 27,7 23,2 26,0 24,8 17,4 4066,7
7,8 47,3 27,5 23,4 25,7 25,3 16,6
2033,3Rata-rata volume aquades yang dihasilkan perjam
Rata-rata
1664
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Gam
bar
4.1
Sik
lus
kom
pre
si u
ap p
ada
mes
in s
iklu
s k
om
pre
si u
ap y
ang d
igunak
an u
ntu
k
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
664 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Dari gambar 4.1 maka dapat diketahui nilai entalpi h1 sebesar 518 kJ/kg,
nilai entalpi h2 sebesar 557 kJ/kg, dan nilai entalpi h3 sama dengan nilai entalpi h4
yaitu sebesar 290 kJ/kg. Setelah mengetahui nilai Tevap. dan Tkond., dan mendapatkan
nilai h1, h2, h3, dan h4, maka dapat dihitung unjuk kerja mesin penghasil aquades
per satuan massa refrigeran, energi kalor yang dilepaskan kondensor, energi kalor
yang diserap evaporator, COPaktual, COPideal dan efisiensi mesin.
1. Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
pada diagram P-h titik 1-2 di Gambar 4.1 dapat dihitung menggunakan Persamaan
(2.1). Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) adalah nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) dikurangi nilai entalpi refrigeran saat masuk
kompresor (h1). Perhitungan kerja kompresor sebagai berikut:
Win = h2 – h1
= 558 kJ/kg – 516 kJ/kg
= 42 kJ/kg
2. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 (lihat gambar 4.1), perubahan
tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.2). Energi kalor yang dilepaskan
kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) adalah nilai entalpi refrigeran saat
masuk kondensor (h2) dikurangi nilai entalpi refrigeran keluar kondensor (h3).
Perhitungan energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor sebagai berikut:
Qout = h2 – h3
= 558 kJ/kg – 289 kJ/kg
= 269 kJ/kg
3. Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran
merupakan perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 (lihat gambar 4.1), perubahan entalpi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.3). Energi kalor yang diserap oleh
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) adalah nilai entalpi refrigeran saat
keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor (h1)
dikurangi nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi saat keluar pipa kapiler (h4 = h3). Perhitungan energi kalor yang diserap oleh
evaporator sebagai berikut:
Qin = h1 – h3 = h1 – h4
= 516 kJ/kg – 289 kJ/kg
= 227 kJ/kg
4. Coefficient of Performance aktual (COPaktual)
Coefficient of Performance aktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).
Coefficient of Performance aktual adalah energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) dibagi dengan kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win). Perhitungan Coefficient of Performance aktual sebagai berikut:
COPaktual = Qin
Win
= 227 𝑘𝐽/𝑘𝑔
42 𝑘𝐽/𝑘𝑔
= 5,4
5. Coefficient of Performance ideal (COPideal)
Coefficient of Performance ideal dapat dihitung dengan Persamaan (2.5).
Coefficient of Performance maksimum yang dapat dicapai mesin siklus kompresi
uap (COPideal) adalah suhu mutlak evaporator (Te) dibagi hasil pengurangan suhu
mutlak kondensor (Tc) dengan suhu mutlak evaporator (Te). Perhitungan Coefficient
of Perfoemance sebagai berikut:
COPideal = 𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝.
𝑇𝑘𝑜𝑛𝑑. − 𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝.
= 280,82 𝐾
320,29 𝐾− 280,82 𝐾
= 7,11 K
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
6. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan persamaan (2.6).
Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) adalah Coefficient of Performance aktual
mesin siklus kompresi uap (COPaktual) dibagi Coefficient of Performance ideal
(COPideal) dikali 100%. Perhitungan efisiensi sebagai berikut:
η = 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 x 100%
= 5,4
7,11 x 100%
= 75,97%
b. Kelembaban relatif udara setelah melewati humidifier (RHA) dan
kelembaban relatif udara sebelum melewati humidifier (RHB).
Kelembaban relatif udara setelah melewati humidifier (RHA) dapat diketahui dari
garis kelembaban relatif di titik A dan kelembaban relatif udara sebelum melewati
humidifier (RHB) dapat diketahui dari garis kelembaban relatif di titik B.
c. Kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dan
kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb).
Kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dan kelembaban
spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb) bisa diperoleh dengan
psychrometric chart. Kelembaban spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa)
dapat diketahui melalui garis kelembaban spesifik di titik A. Kelembaban spesifik
udara setelah melewati evaporator (Wb) dapat diketahui melalui garis kelembaban
spesifik di titik C. Sebagai contoh menentukan kelembaban spesifik udara setelah
melewati humidifier (Wa) dan kelembaban spesifik udara setelah melewati
evaporator (Wb) untuk kipas pada humidifier kecepatan putaran kipas maksimal
adalah sebagai berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Gam
bar
4.2
Psy
chro
met
ric
chart
var
iasi
kip
as k
ecep
atan
puta
r m
aksi
mal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
d. Menghitung kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (∆W)
Kandungan uap air yang berhasil ditambahkan (∆W) dapat dihitung
menggunakan Persamaan (2.10). Kandungan uap air berhasil ditambahkan (∆W)
adalah kelembapan spesifik udara setelah melewati humidifier (Wa) dikurangi
kelembapan spesifik udara setelah melewati evaporator (Wb). Sebagai contoh
perhitungan massa air yang berhasil diembunkan oleh evaporator (∆W) untuk kipas
yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah
sebagai berikut:
∆W = Wa – Wb
= 0,0221 kgair/kgudara – 0,0134 kgair/kgudara
= 0,0087 kgair/kgudara
e. Menghitung laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair)
Laju aliran volume air yang berhasil diembunkan (Vair) dapat dihitung
dengan menggunakan Persamaan (2.9). Laju aliran volume air yang berhasil
diembunkan (Vair) adalah jumlah air yang dihasilkan (Vair) dibagi dengan selang
waktu yang dibutuhkan (∆t). Sebagai contoh perhitungan laju aliran volume air
yang berhasil diembunkan oleh evaporator (Vair) untuk variasi kipas yang berada
sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai
berikut:
Vair = 𝑉𝑎𝑖𝑟
∆𝑡
= 4,066 liter
2 jam
= 2,033 liter/jam
f. Menghitung laju aliran massa udara saat proses pengembunan terjadi
(ṁudara)
Laju aliran massa udara saat proses pengembunan terjadi (ṁudara) dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.11). Laju aliran massa udara saat
proses pengembunan (ṁudara) adalah laju aliran massa air (ṁair) dibagi kandungan
uap air yang berhasil ditambahkan (∆W). Sebagai contoh perhitungan laju aliran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
massa udara saat proses pengembunan terjadi (ṁudara) untuk variasi kipas yang
berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah
sebagai berikut:
ṁudara = ṁair
∆W =
ṁair /∆t
∆W
= 2,033 kg
air /jam
0,0083 kgair /kg
udara
= 233,68 kgudara/jam
g. Menghitung debit aliran udara (Qudara)
Debit aliran udara (Qudara) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.12). Debit aliran udara (Qudara) adalah laju aliran massa udara saat proses
pengembunan (ṁudara) dibagi massa jenis udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Sebagai
contoh perhitungan debit aliran udara (Qudara) untuk variasi kipas yang berada
sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal adalah sebagai
berikut:
Qudara = ṁudara
ρudara
= 233,68 kg
udara/jam
1,2 kgudara
/m3
= 194,73 m3/jam
Perhitungan pada psychrometric chart untuk kondisi kipas off, kecepatan
putar kipas 1, kecepatan putar kipas 2, dan kecepatan putar kipas 3 tersaji pada
Table 4.6 dan Tabel 4.7.
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pada psychrometric chart
Wa Wb RHA RHB ∆W
kgair/kgudara kgair/kgudara % % kgair/kgudara
Kipas off 0,0199 0,0116 72 82 0,0083
Kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm) 0,0222 0,0137 73 89 0,0085
Kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) 0,0225 0,0139 74 90 0,0086
Kecepatan putaran kipas 3 (1664 rpm) 0,0221 0,0134 80 87 0,0087
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan lanjutan pada psychrometric chart
4.3 Pembahasan
Mesin penghasil aquades dengan menggunakan siklus kompresi uap yang
dilengkapi dengan humidifier berhasil dirakit dan mesin dapat bekerja sesuai
fungsinya. Melalui data yang didapatkan diketahui bahwa kondisi udara memiliki
kelembapan relatif sekitar 80% sebelum melewati pencurah air, kemudian
meningkat menjadi sekitar 87% setelah melewati pencurah air untuk variasi kipas
yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal (1664
rpm). Pada kondisi kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm), kondisi kelembapan
relatif udara berkisar 74% sebelum melewati pencurah air, kemudian meningkat
menjadi sekitar 90% setelah melewati pencurah air. Pada kondisi kecepatan putaran
kipas 1 (981 rpm), kondisi kelembapan relatif udara berkisar 73% sebelum
melewati pencurah air, kemudian meningkat menjadi 89% setelah melewati
pencurah air. Pada kondisi kecepatan putaran kipas off (0 rpm), kondisi kelembapan
relatif udara berkisar 72% sebelum melewati pencurah air, kemudian meningkat
menjadi sekitar 82% setelah melewati pencurah air.
Berdasarkan perhitungan siklus kompresi uap yang telah dilakukan dan
mengacu pada data hasil penelitian mesin siklus kompresi uap yang dilengkapi
dengan pencurah air yang menghasilkan volume aquades terbanyak perjamnya,
mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades ini
memiliki nilai Qin sebesar 227 kJ/kg; Qout sebesar 269 kJ/kg; Win sebesar 42 kJ/kg;
COPaktual sebesar 5,40; nilai COPideal sebesar 7,11 dan nilai efisiensi sebesar
75,97%.
Vair ṁudara Qudara
liter/jam kgudara/s m3/s
Kipas off 1,858 223,86 186,55
Kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm) 1,958 230,35 191,96
Kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) 1,992 231,63 193,02
Kecepatan putaran kipas 3 (1664 rpm) 2,033 233,68 194,73
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 4.3 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan perjam
Gambar 4.4 Grafik laju aliran volume air yang dihasilkan pada semua
variasi penelitian
Dilihat dari Gambar 4.3, laju aliran volume air yang dihasilkan memiliki
nilai yang berbeda-beda untuk setiap variasinya. Laju aliran volume air yang
dihasilkan (Vair) rata-rata, untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
dengan kondisi kipas off (0 rpm) sebesar 1,858 liter/jam; untuk variasi kipas yang
berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas 1 (981 rpm) sebesar
1,958 liter/jam; untuk variasi kipas yang berada sebelum evaporator dengan
kecepatan putaran kipas 2 (1226 rpm) sebesar 1,992 liter/jam; dan untuk variasi
kipas yang berada sebelum evaporator dengan kecepatan putaran kipas maksimal
(1664 rpm) sebesar 2,033 liter/jam. Maka laju aliran volume air yang dihasilkan
rata-rata sebesar 1,960 liter/jam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Hasil penelitian yang telah dilakukan memberikan beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
a. Mesin penghasil aquades dengan menggunakan mesin siklus kompresi uap
yang dilengkapi dengan humidifier telah berhasil dirakit dan mesin dapat
bekerja sesuai fungsinya.
b. Mesin siklus kompresi uap yang digunakan pada mesin penghasil aquades
yang dilengkapi dengan humidifier dan dengan tambahan variasi kecepatan
putaran kipas maksimal yang berada sebelum evaporator dapat
menghasilkan aquades terbanyak sebanyak 2,033 liter/jam.
c. Mesin penghasil aquades yang menghasilkan volume air terbanyak
memiliki nilai Qin sebesar 227 kJ/kg; Qout sebesar 269 kJ/kg; Win sebesar 42
kJ/kg; COPaktual sebesar 5,4; COPideal sebesar 7,11; dan mesin siklus
kompresi uap memiliki nilai efisiensi sebesar 75,97%.
5.2 Saran
Beberapa saran yang dapat dikemukakan terkait dengan penelitian ini
adalah:
a. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh refrigeran yang
digunakan pada mesin penghasil aquades agar dapat mengetahui refrigeran
yang paling baik digunakan supaya volume aquades yang dihasilkan dapat
lebih maksimal.
b. Disarankan agar penelitian selanjutnya dapat lebih memperbanyak volume
udara yang masuk ke dalam mesin penghasil aquades.
c. Disarankan agar memeriksa seluruh alat ukur dalam kondisi baik sebelum
melakukan pengambilan data. Selain itu juga diharuskan mengkalibrasi
terlebih dahulu thermocouple sebelum digunakan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
DAFTAR PUSTAKA
Romadhoni, E. 2017. Mesin Penghasil Air Aki Menggunakan Mesin Siklus
Kompresi Uap Dilengkapi Dengan Humidifier. Yogyakarta : Sanata
Dharma
Nababan, FC. dan Ambarita, H. 2015. Rancang Bangun Alat Desalinasi Air Laut
Sistem Vakum Natural Dengan Media Evaporator Dan Kondensor Yang
Dimodifikasi Flange. Jurnal Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara
Yaningsih, I. dan Istanto, T. 2015. Studi Eksperimental Pengaruh Laju Aliran
Massa Udara Terhadap Produktivitas Air Tawar Unit Desalinasi Berbasis
Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi Dan
Dehumidifikasi. Jurnal Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret
Arismunandar, W. dan Heizo, S. 2002. Penyegaran Udara. Jakarta : Pradnya
Paramita
Gunawan, R. 1988. Pengantar Teori Teknik Pendinginan (Refrijerasi). Jakarta :
Proyek Pengembangan Lembaga Kependidikan Tenaga Kependidikan
Kulsharestha, SK. 1989. Buku Teks Termodinamika Terpakai Teknik Uap dan
Panas. Jakarta : Universitas Indonesia
Moran, MJ. 2006. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley &
Sons, Inc
Sumanto. 2000. Dasar – Dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta : Andi Offset
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
LAMPIRAN
A. Mesin penghasil aquades
Gambar A.1 Mesin penghasil aquades
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
B. Contoh gambar pada psychrometric chart
Gambar B.1 Psychrometric chart kondisi kipas off
Gambar B.2 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Gambar B.3 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 2
Gambar B.4 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI