ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN …repository.usd.ac.id/33205/2/155214036_full.pdf · 2019-02-12 · proses destilasi atau proses penyulingan. Dibutuhkan proses

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


Student Number: 155214036

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


iii




Disusun oleh

Laurensius Frans Bernad

NIM 155214036

Telah disetujui oleh

Dosen Pembimbing Skripsi

Ir. P.K. Purwadi, M.T.


iv




Dipersiapkan dan disusun oleh :


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.


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



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,



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


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


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.



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


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




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


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


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 4.5 Lanjutan data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi ................ 62


Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pada psychrometric chart......................... 69

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan lanjutan pada psychrometric chart ........... 70


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.


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


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.


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.


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.


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.


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


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


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


http://www.hvacspecialists.info/compressors/hermetic-compressors.html

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,


https://hvactutorial.files.wordpress.com/2012/11/two-stage-semi-hermetic-compressor.jpg

https://hvactutorial.files.wordpress.com/2012/11/two-stage-semi-hermetic-compressor.jpg

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.


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


http://parma-teknik.blogspot.co.id/2012/10/kondensor-kulkas.html

http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-berpendingin-udara.html

http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-berpendingin-udara.html

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


http://ferinuril.blogspot.co.id/2016/03/cara-kerja-mesin-pendingin-air.html

http://ferinuril.blogspot.co.id/2016/03/cara-kerja-mesin-pendingin-air.html

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


http://servicepelitateknik.blogspot.co.id/2017/08/komponen-komponen-ac-dan-fungsinya.html


http://m.indotrading.com/product/hand-valve-p400975.aspx

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


https://hvactutorial.files.wordpress.com/2011/07/automatic-expansion-valve.jpg?w=1400

https://hvactutorial.files.wordpress.com/2011/07/automatic-expansion-valve.jpg?w=1400

https://mariners.page4.me/clip-image0063_450_330.jpg

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


http://www.shenglin-tech.com/uploads/131209/2-13120914395Y51.jpg

http://image.made-in-china.com/4f0j00ivlaCZtjCGgd/WOT-Evaporator-Wire-Tube-Evaporator-Refrigerator-Evaporator-.jpg

http://image.made-in-china.com/4f0j00ivlaCZtjCGgd/WOT-Evaporator-Wire-Tube-Evaporator-Refrigerator-Evaporator-.jpg

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


https://tommyji.en.made-in-china.com/product/LbTJRWNyCqrX/China-Deep-Fridge-Aluminium-Plate-Roll-Bond-Evaporator-Coil.html

https://tommyji.en.made-in-china.com/product/LbTJRWNyCqrX/China-Deep-Fridge-Aluminium-Plate-Roll-Bond-Evaporator-Coil.html



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.


http://andriemultiteknik.com/2018/03/11/komponen-ac-split-pendukung/

http://andriemultiteknik.com/2018/03/11/komponen-ac-split-pendukung/

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


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


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


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,


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


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


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


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


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


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.


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


http://3.bp.blogspot.com/_ICtrCXo1vmE/Si2sSS7S6dI/AAAAAAAA%20AHs/w1Xdq348bEs/s400/psc_03.gif

http://3.bp.blogspot.com/_ICtrCXo1vmE/Si2sSS7S6dI/AAAAAAAA%20AHs/w1Xdq348bEs/s400/psc_03.gif

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


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.


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.


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


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


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.


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


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.


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


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,


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.


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


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


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.


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.


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.


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.


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


https://furnituredanmebel.blogspot.com/2016/01/belajar-cara-menghitung-kubikasi-kayu-papan.html

https://furnituredanmebel.blogspot.com/2016/01/belajar-cara-menghitung-kubikasi-kayu-papan.html

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


http://www.pddianjaya.com/wp-content/uploads/2016/02/Jaya%20Sheetrock.jpg



https://sc01.alicdn.com/kf/HTB1AlM5KXXXXXcVXFXXq6x%20XFXXXk/Expandable-Polystyrene-Boards.jpg

https://sc01.alicdn.com/kf/HTB1AlM5KXXXXXcVXFXXq6x%20XFXXXk/Expandable-Polystyrene-Boards.jpg

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


https://ecs7.tokopedia.net/img/product-1/2016/8/24/138712/%20138712_50ee8d3d-6048-4fe0-889f-fd4108a34f7e.jpg

https://ecs7.tokopedia.net/img/product-1/2016/8/24/138712/%20138712_50ee8d3d-6048-4fe0-889f-fd4108a34f7e.jpg

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


http://2.bp.blogspot.com/-Xu-Z1jhW0-o/Uuzi1pGqFdI/%20AAAAAAAACio/cOdxW8wRisM/s1600/mika-plastik1.jpg

http://2.bp.blogspot.com/-Xu-Z1jhW0-o/Uuzi1pGqFdI/%20AAAAAAAACio/cOdxW8wRisM/s1600/mika-plastik1.jpg

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.


http://id.sw-hvac.net/refrigeration-compressor/hermetic-refrigeration-compressor.jpg

http://id.sw-hvac.net/refrigeration-compressor/hermetic-refrigeration-compressor.jpg

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


http://cdn3.bigcommerce.com/s-xw59ii/products/74/images/273/%20R410A_01_can__18298.1443456143.600.600.png?c=2

http://cdn3.bigcommerce.com/s-xw59ii/products/74/images/273/%20R410A_01_can__18298.1443456143.600.600.png?c=2

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


http://www.sentralpompa.com/category-31-Pompa-Sirkulasi-Kolam-.html

http://www.sentralpompa.com/category-31-Pompa-Sirkulasi-Kolam-.html

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


http://jayacoatinkindonesia.com/wp-content/uploads/sites.png

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.


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.


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


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)


suhu kerja di evaporator.

T2

T3

T1 A

C

B Tdb, Twb

Tdb


56

c. Thermocouple dan penampil suhu digital (T3)


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


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


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.


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.


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


61

Tabel 4.2 Data hasil rata-rata penelitian dengan kondisi kecepatan putar kipas 1




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


titik D

Volume

air

Refrigeran Udara

Rata-rata


981

Nowaktu

Kecepatan

putaran

kipasSuhu di titik B


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


titik D

Volume

air

Rata-rata


Nowaktu

Kecepatan

putaran

kipas

Refrigeran Udara

1226

Suhu di titik B


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


titik D

Volume

airSuhu di titik BNowaktu

Kecepatan

putaran

kipas

Refrigeran Udara

1664


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


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


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


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


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:


67

Gam

bar

4.2

Psy

chro

met

ric

chart

var

iasi

kip

as k

ecep

atan

puta

r m

aksi

mal


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


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



Variasi


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



Variasi


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


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.


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.


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


75

LAMPIRAN

A. Mesin penghasil aquades

Gambar A.1 Mesin penghasil aquades


76

B. Contoh gambar pada psychrometric chart

Gambar B.1 Psychrometric chart kondisi kipas off

Gambar B.2 Psychrometric chart kecepatan putar kipas 1


77




Documents

ANALISIS MESIN PENGHASIL AQUADES MENGGUNAKAN MESIN …repository.usd.ac.id/33205/2/155214036_full.pdf · 2019-02-12 · proses destilasi atau proses penyulingan. Dibutuhkan proses