MESIN PENANGKAP AIR DARI UDARA MENGGUNAKAN …oleh mesin penangkap air dari udara per jam dalam...
Transcript of MESIN PENANGKAP AIR DARI UDARA MENGGUNAKAN …oleh mesin penangkap air dari udara per jam dalam...
-
1
MESIN PENANGKAP AIR DARI UDARA MENGGUNAKAN
SIKLUS KOMPRESI UAP DENGAN KECEPATAN PUTAR
KIPAS 400 RPM DAN 450 RPM
SKRIPSI
Untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin
Oleh:
RISWOKO
NIM : 135214102
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
WATER CAPTURE MACHINE FROM AIR USING VAPOR
COMPRESSION CYCLE WITH FAN SPIN SPEED 400 RPM
AND 450 RPM
FINAL PROJECT
Presented as partial fulfillment of the requirements
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By:
RISWOKO
NIM :135214102
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2018
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
v
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah digunakan untuk memperoleh gelar sarjana di suatu Perguruan
Tinggi, dan sejauh pengetahuan saya 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, 25 Januari 2018
Riswoko
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vi
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Riswoko
Nomor Induk Mahasiswa : 135214102
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Mesin penangkap air dari udara menggunakan siklus kompresi uap dengan
kecepatan putar kipas 400 rpm dan 450 rpm
Beserta perangkat yang diperoleh. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam bentuk media lain, mengelola dalam bentuk pangkalan data,
mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain
untuk kepentingan akademis, tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun
memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis.
Demikian ini pernyataan yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 25 Januari 2018
Riswoko
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vii
ABSTRAK
Terkait dengan masalah air bersih dari dalam tanah yang sudah tercemar yang menimbulkan penurunan kualitas dan kuantitasnya di Indonesia, maka diperlukan solusi yang tepat guna menemukan sumber air alternatif layak konsumsi untuk masyarakat. Penelitian dilakukan untuk memperoleh beberapa hasil, antara lain : (a) Melakukan perancangan dan perakitan mesin penangkap air dari udara yang praktis, aman dan ramah lingkungan, (b) Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan di dalam mesin penangkap air dari udara meliputi : (1) Nilai Win, (2) Nilai Qin, (3) Nilai Qout, (4) Nilai COPaktual, COPideal, dan Efisiensi, (5) nilai ṁref, (c) Mengetahui jumlah air yang dihasilkan oleh mesin penangkap air dari udara per jam dalam satuan liter.
Dalam penelitian yang dilakukan secara eksperimen di laboratorium, dirakit mesin penangkap air dari udara menggunakan system pendingin Air Conditioner yang bekerja dengan siklus kompresi uap terdiri dari kompresor berdaya 1,5 PK, kondensor, pipa kapiler, dan evaporator. Refrigeran yang digunakan dalam penelitian berjenis R22. Modifikasi yang diterapkan pada penelitian adalah penambahan 2 buah kipas pada kondensor (satu kipas di depan kondensor dan satu kipas di belakang kondensor) dan 1 buah kipas di depan evaporator sebagai pemadat udara. Penerapan variasi dilakukan terhadap kipas yang terdapat di depoan evaporator yang berfungsi sebagai pemadat udara dengan menggunakan dimmer(pengendali kecepatan kipas).Untuk keperluan pengambilan data ditambahkan alat ukur sepertihygrometer, digital thermometer, thermocouple,dan gelas ukur.
Hasil penelitian menunjukan bahwa : (a) Mesin penangkap air dari udara berhasil dibuat dan dapat bekerja sesuai harapan dengan memenuhi beberapa kondidi, antara lain : praktis, aman, dan ramah lingkungan, (b) Dari penelitian yang dilakukan, diketahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan di dalam mesin penangkap air dari udara, antara lain : (1) nilai Win tertinggi sebesar 40 kJ/kg pada variasi tanpa kipas, (2) nilai Qout tertinggi sebesar 211 kJ/kg pada variasi kecepatan putaran kipas 450 rpm, (3) nilai Qin tertinggi sebesar 174 kJ/kgpada variasi kecepatan putaran kipas 450 rpm,(4) nilai COPaktual tertinggi sebesar 4,70 pada variasi kecepatan putaran kipas 450 rpm, nilai COPideal tertinggi sebesar 5,61 pada variasi tanpa kipas, Efisiensi tertinggi sebesar 84,42% pada variasi kecepatan putaran kipas 450 rpm, (5) nilai ṁreftertinggi sebesar 0,079 pada variasi kecepatan putaran kipas 450 rpm, dan (c) hasil air tertinggi yang dapat dihasilkan yaitu 4,504 liter/jam didapatkan pada variasi kecepatan kipas 450 rpm. Hal ini membuktikan bahwa putaran kecepatan kipas pemadat udara yang tinggi akan mempengaruhi banyaknya jumlah air yang dihasilkan oleh mesin penangkap air dari udara dimana nilai Qin, Qout, COPaktual, COPideal, Efisiensi, dan ṁrefjuga besar. Sedangkan tingginya kecepatan putaran kipas pemadat udara akan menurunkan nilai Win.
Kata Kunci :Air Conditioner, Siklus Kompresi Uap, Mesin Penangkap Air dari Udara.
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
viii
ABSTRACT
In relation to the problem of clean water from the contaminated soil causing degradation of its quality and quantity in Indonesia, the right solution is needed to find a viable alternative water source for the community. The research was conducted to obtain some results, among others: (a) Conducting design and assembling of water-catching machine from air that is practical, safe and environmentally friendly, (b) Knowing the characteristics of vapor compression cycle machine used in air catching machine from air include: (1) Win Value, (2) Qin Value, (3) Qout Value, (4) COPactual, COPideal, and Efficiency Value, (5) value ṁref, (c) Knowing the amount of water produced by air-catching machine from air hour in liters.
In experiments conducted in laboratory, assembled air catching machine using Air Conditioner cooling system that works with vapor compression cycle consisting of 1.5 PK power compressor, condenser, capillary pipe, and evaporator. Refrigerant used in research type R22. The modifications applied to the research were the addition of 2 fans on the condenser (one fan in front of the condenser and one fan behind the condenser) and 1 fan in front of the evaporator as an air compactor. The application of variation is done to the fan in the evaporator depot that serves as an air compactor using a dimmer (fan speed controller). For the purposes of data collection added measuring tools such as hygrometer, digital thermometer, thermocouple, and measuring cups.
The result of the research shows that: (a) Air catching machine from air is successfully made and can work as expected by fulfilling some conditions, such as: practical, safe, and environmentally friendly, (b) From the research conducted, it is known that the machine characteristics of vapor compression cycle (1) the highest Win value of 40 kJ / kg on fanless variation, (2) the highest Qout value of 211 kJ / kg at the fan speed variation of 450 rpm, (3) ) the highest Qin value of 174 kJ / kg at the fan speed variation of 450 rpm, (4) the highest COPactual value of 4.70 at the fan speed variation of 450 rpm, the highest COPideal value of 5.61 on fanless variation, the highest Efficiency of 84,42% at variation of speed of fan rotation 450 rpm, (5) highest value of ṁref equal to 0,079 at variation of speed of fan speed 450 rpm,and (c) the highest water yield that can be generated is 4.504 liters / hour obtained at a fan speed variation of 450 rpm. This proves that the high speed rotation of the air compact fan will affect the amount of water produced by the air capture machine from the air where the Qin, Qout, COPualual, COPideal, Efficiency, and ṁref values are also large. While the high speed rotation of the air compact fan will decrease the value of Win.
Keywords: Air Conditioner, Vapor Compression Cycle, Water Capture Machine from Air
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
atas rahmat dan berkah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik dan lancar.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik, di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Banyak hambatan yang dialami penulis selama proses penulisan skripsi.
Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan berbagai
pihak, akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. Oleh karena itu,
pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan
terima kasih atas segala bantuan, dukungan dan dorongan, baik secara moral,
materi maupun spiritual antara lain 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
dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing skripsi.
3. Wibowo Kusbandono, S.T.,M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar
diProgram Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta.
4. Doddy Purwadianto, M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi, Prodi Teknik
Mesin Fakultas Sains dan Teknologi,Universitas Sanata Dharma
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
x
5. Segenap Dosen dan Tenaga Kependidikan Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan
bimbingan selama penulis menempuh kuliah dan proses penulisan skripsi.
6. Keluarga tercinta, Bapak Marsin, Ibu Maryuni, dan Bagus Pameling. Terima
kasih atas doa, penghiburan dan fasilitas selama kuliah termasuk selama
proses penulisan skripsi.
7. Teman-teman satu kelompok, Agus Prasetyo, Yulius Wahyu Triatmoko,
Yakub Emanuel atas kerjasama dan kebersamaan dari awal pengerjaan skripsi
sampai penulisan skripsi selesai.
8. Exsuperantia Gredina Aldama, yang telah menumbuhkan semangat untuk
penulisan skripsi
9. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2013 Universitas Sanata Dharma dan
teman-teman saya lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per satu, terima
kasih.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam skrpsi ini. Oleh karena
itu, penulis menerima saran dan kritik dari pembaca demi perbaikan skripsi. Akhir
kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Yogyakarta, 25 Januari 2018
Riswoko
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……………………………………………………………….i
TITTLE PAGE……………………………..............................................................ii
HALAMAN PERSETUJUAN…………………………………………………...iii
HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………………….iv
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI…………………………………………..v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI………………………………………..vi
ABSTRAK………………………………………………………………….........vii
ABSTRACT……………………………………………………………………..viii
KATA PENGANTAR……………………………………………………………ix
DAFTAR ISI……………………………………………………………………...xi
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………xiii
DAFTAR TABEL…………………………………………………………..….xviii
BAB 1 PENDAHULUAN…………………………………………………….......1
1.1. Latar Belakang…………………………………………………………...1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................................... …...3
1.3. Tujuan Penelitian ........................................................................... …...3
1.4. Batasan-batasan dalam Pembuatan Mesin …...3
1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................... …...4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA………………………….5
5.1. Dasar Teori……………………………………………………………….5
2.1.1. Metode-Metode Penangkap Air dari Udara…………………………5
2.1.2. Psychrometric Chart………………………………………………..11
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xii
2.1.3. Parameter – Parameter pada Psychrometric Chart…………………13
2.1.3.1. Proses – proses pada Psychrometric Chart…………………....14
2.1.3.2. Proses – proses Yang Terjadi pada Mesin Penangkap
Air Dari Udara……………………………………………...…20
2.1.3.3. Perhitungan – perhitungan pada Psychrometric Chart………..22
2.1.4. Siklus Kompresi Uap Standar ( Teoritis ).........................................24
2.1.4.1. Komponen – komponen pada Siklus Kompresi Uap……….....28
2.1.4.1.1. Komponen Utama………………………………………...29
2.1.4.1.2. Komponen Pendukung…………………………………....31
2.1.5. Perhitungan – perhitungan pada Siklus Kompresi Uap…………....33
2.1.5.1. Kerja Kompresor ( Win )……………………………………...33
2.1.5.2. Besarnya Energi Kalor Yang Dilepas Kondensor ( Qout )…....34
2.1.5.3. Besarnya Energi Kalor Yang Diserap Evaporator ( Win )…....34
2.1.5.4. COPaktual……………………………………………………..34
2.1.5.5. COPideal………………………………………………………35
2.1.5.6. Efisiensi Mesin Penangkap Air Dari Udara…………………...35
5.2. Tinjauan Pustaka………………………………………………………..36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN………………………………………39
3.1. Obyek Penelitian………………………………………………….........39
3.2. Variasi Penelitian…………………………………………………....…40
3.3. Alat dan Bahan Mesin Penangkap Air Dari Udara………………….…40
3.3.1. Alat………………………………………………………………....40
3.3.2. Bahan……………………………………………………………....42
xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiii
3.4. Alat Bantu Penelitian…………………………………………………52
3.5. Tata Cara Penelitian…………………………………………………..55
3.5.1. Alur Pelaksanaan Penelitian………………………………………55
3.5.2. Pembuatan Mesin Penangkap Air Dari Udara……………………56
3.6. Skema Pengambilan Data Penelitian……………………………….…58
3.7. Cara Mendapatkan Data………………………………………………59
3.8. Cara Mengolah Data………………………………………………..…62
3.9. Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran……………………………63
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN……64
4.1. Hasil Penelitian………………………………………………………...64
4.2. Perhitungan Siklus Kompresi Uap………………………..……………66
4.2.1. Analisis Psychrometric Chart……………………………….....…66
4.2.2. Perhitungan pada Psychrometric Chart……………………..……68
4.2.3. Diagram P-h……………………………………………...………70
4.2.4. Perhitungan pada Diagram P-h…………………………..………72
4.3. Pembahasan………………………………………………….........……76
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................................................................87
5.1. Kesimpulan..............................................................................................87
5.2. Saran.........................................................................................................88
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................89
LAMPIRAN..........................................................................................................90
xiii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jaring Penghasil Air dari Kabut........................................................6
Gambar 2.2 Kincir Angin Penghasil Air dari Udara............................................7
Gambar 2.3 Prinsip kerja sistem AC menggunakan refrigerant tipe R-407C....10
Gambar 2.4 WatAir............................................................................................11
Gambar 2.5 Parameter-pearameter pada Psychrometric Chart........................12
Gambar 2.6 Contoh Psychometric Chart...........................................................12
Gambar 2.7 Proses-proses padaPsychrometric Chart.......................................15
Gambar 2.8 Proses Cooling and Dehumidifying................................................16
Gambar 2.9 Proses heating................................................................................16
Gambar 2.10 Proses Cooling and Humidifying...................................................17
Gambar 2.11 Proses Cooling...............................................................................18
Gambar 2.12 Proses Humidifying........................................................................18
Gambar 2.13 Proses Dehumidifying.....................................................................19
Gambar 2.14 Proses Heating and Dehumidifying................................................19
Gambar 2.15 Proses Heating and Humidifying...................................................20
Gambar 2.16 Proses-proses yang terjadi pada mesin penangkap
airdari udara..................................................................................21
Gambar 2.17 Proses-proses yang terjadi pada mesin penangkap air dari
udarapada psychrometric chart
Gambar 2.18 Skematik Rangkaian Siklus Kompresi Uap...................................25
Gambar 2.19 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h.......................................26
Gambar 2.20 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s.......................................26
xiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xv
Gambar 2.21 Kompresor hermetik jenis rotari....................................................29
Gambar 2.22 Kondensor......................................................................................30
Gambar 2.23 Evaporator......................................................................................30
Gambar 2.24 Pipa Kapiler....................................................................................31
Gambar 2.25 Refrigerant......................................................................................31
Gambar 2.26 Filter...............................................................................................32
Gambar 2.27 Accumulator...................................................................................32
Gambar 2.28 Blower............................................................................................33
Gambar 3.1 Skematik obyek penelitian.............................................................39
Gambar 3.2 Triplek............................................................................................43
Gambar 3.3 Besi siku rak...................................................................................43
Gambar 3.4 Kayu...............................................................................................44
Gambar 3.5 Acrylic sheet...................................................................................45
Gambar 3.6 Kompresor......................................................................................46
Gambar 3.7 Kondensor......................................................................................46
Gambar 3.8 Pipa kapiler.....................................................................................47
Gambar 3.9 Evaporator......................................................................................47
Gambar 3.10 Pressure gauge...............................................................................48
Gambar 3.11 Dimmer..........................................................................................48
Gambar 3.12 MCB...............................................................................................49
Gambar 3.13 Refrigeran jenis R22......................................................................50
Gambar 3.14 Kipas..............................................................................................51
Gambar 3.15 Penampil suhu (Thermometer) digital dan termokopel..................52
xv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xvi
Gambar 3.16 Thermometer hugrometer analog..................................................53
Gambar 3.17 Tang amper...................................................................................53
Gambar 3.18 Gelas ukur......................................................................................54
Gambar 3.19 Skema diagram alur penelitian.......................................................55
Gambar 3.20 Skema pengambilan data................................................................58
Gambar 4.1 Psychrometric chart dengan variasi kecepatan putaran kipas 450
rpm selama 2jam………….......…………….....................……….67
Gambar 4.2 Diagram P-h dengan variasi kecepatan putaran
kipas 450 rpm………………………………………….........……65
Gambar 4.3 Grafik perbandingan Windari 3 variasi…………………...........…70
Gambar 4.4 Grafik perbandingan Qout dari 3 variasi………………….....……77
Gambar 4.5 Grafik perbandingan Qin dari 3 variasi…………………...………78
Gambar 4.6 Grafik perbandingan COPaktual dari 3 variasi…………….....……78
Gambar 4.7 Grafik perbandingan COPideal dari 3 variasi………...……………79
Gambar 4.8 Grafik perbandingan efisiensi dari 3 variasi………..……………79
Gambar 4.9 Grafik perbandingan ṁ dari 3 variasi………….....………………80
Gambar 4.10Perbandingan nilaiΔw dalam3 variasi.........................................82
Gambar 4.11 Perbandingan hasilair dari 3 variasi penelitian
Selamasatu jam..............................................................................84
Gambar 4.11 Perbandingan hasilair dari 3 variasi penelitian
Selamasatu jam.............................................................................85
xvi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel yang digunakan dalam mencatat pengambilan
data……....................................................................................……61
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata pengujian tanpa kipas…....……………………64
Tabel 4.2 Data hasil rata-rata pengujian dengan kecepatan putaran
kipas 400 rpm…………………………………............……………65
Tabel 4.3 Data hasil rata-rata pengujian dengan kecepatan putaran
kipas 450 rpm………………………………....................…………66
Tabel 4.4 Data psychrometric chart pada variasi kecepatan putaran
kipas 450 rpm selama 2 jam…………..................…………………67
Tabel 4.5 Data perbandingan hasil perhitungan pada Psychrometric chart
ketiga variasi yang dilakukan dalam penelitian….............…………70
Tabel4.6 Data hasil perhitungan nilai-nilai entalpi refrigeran untuk
tiga variasi……………………………………...............……………72
Tabel 4.7 Data perbandingan hasil perhitungan pada diagram P-h
untuk tiga variasi………………………….....................……………75
xvii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok manusia yang sangat penting dan harus
terpenuhi dalam kehidupan sehari-hari. Dalam pemenuhan air tersebut manusia
melakukan berbagai upaya untuk mendapatkannya.Dalam hal ini pemenuhan air
bersih untuk dikonsumsi, baik untuk air minum, maupun untuk kebutuhan rumah
tangga lainya.
Keberadaan air bersih di daerah perkotaan menjadi sangat penting
mengingat aktifitas kehidupan masyarakat kota yang sangat dinamis.Untuk
memenuhi kebutuhan air bersih tersebut penduduk perkotaan tidak dapat
mengandalkan air dari sumber air langsung seperti air permukaan dan air hujan.
Air tanah merupakan salah satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan tersebut,
akan tetapi sebagian besar beberapa kota besar di Indonesia air tanahnya sudah
tercemar dikarenakan dipermukaan banyak sekali sampah-sampah rumah tangga
maupun industri sehingga air permukaan yang tercemar meresap kedalam tanah di
samping itu pengambilan air tanah secara berlebihan tanpa mempertimbangkan
kesetimbangan air tanah akan memberikan dampak lain seperti penurunan air
tanah dan lain-lain.
Air bersih untuk keperluan sehari-hari merupakan suatu kebutuhan yang
utama masyarakat perkotaan.Untuk memenuhi kebutuhan tersebut perlu
pemanfaatan kemajuan teknologi sekarang ini sebagai alat untuk menghasilkan
air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
2
Dalam hal ini peneliti memenfaatkan mesin AC sebagai mesin penangkap
air, mesin penangakap air dari udara ini mengubah udara melalui proses
dekompresasi yang memenfaatkan udara lembab yang untuk selanjutnya di ubah
menjadi uap air yang selanjutnya dapat menetes dengan melalui proses
kondensasi. Mengingat belum sempurnanya hasil yang diperoleh dan masih
diperlukannya pembenahan untuk memperoleh dari upaya efisiensi.Maka penulis
termotivasi untuk mnyempurnakan kinerja dari mesinpenangkap air dari udara ini,
agar tercapainya mesin penangkap air yang lebih compatible, efisien, ekonimis,
higienis dan praktis.Termotivasi dari permasalahan tersebut, maka penulis
melakukan riset/penelitian yang mengacu pada masalah tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Air merupakan kebutuhan pokok manusia yang sangat penting dan harus
terpenuhi dalam kehidupan sehari-hari. Dalam pemenuhan air tersebut manusia
melakukan berbagai upaya untuk mendapatkannya.Dalam hal ini pemenuhan air
bersih untuk dikonsumsi, baik untuk air minum, maupun untuk kebutuhan rumah
tangga lainya. Keberadaan air bersih di daerah perkotaan menjadi sangat penting
mengingat aktifitas kehidupan masyarakat kota yang sangat dinamis.Untuk
memenuhi kebutuhan air bersih tersebut penduduk perkotaan tidak dapat
mengandalkan air dari sumber air langsung seperti air permukaan dan air hujan
maupun air tanah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
3
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin didapatkan pada penelitian ini :
a. Merancang dan merakit mesin penangkap air dari udara yang praktis, aman,
dan ramah lingkungan.
b. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan di
dalam mesin penangkap air meliputi :
1. Besarnya energi yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin)
2. Besrnya energy yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout)
3. Besrnya energy yang digunakan untuk menggerakkan kompresor (Win)
4. Nilai COPaktual, COPideal, Efisiensi
5. Laju aliran massa refrigeran
c. Mengetahui jumlah air yang dihasilkan mesin penghasil air setiap jam dalam
satuan liter/jam
1.4 Batasan-batasan dalam Pembuatan Mesin
Batasan-batasan yang diambil dalam pembuatan mesin penangkap air dari
udara adalah:
a. Mesin penangkap air dari udara menggunakan daya kompresor sebesar 1,5
PK.
b. Mesin penangkap air dari udara menggunakan tegangan listrik satu fasa
dengan tegangan 220 Volt dan arus sebesar 7,88 Ampere
c. Menggunakan kipas sebanyak 2 buah untuk memadatkan udara dengan daya
sebesar @80 watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
4
d. Mesin penangkap air dari udara ini menggunakan sistem kerja mesin siklus
kompresi uap dengan komponen utama, kompresor, evaporator, kondensor, dan
pipa kapiler.
e. Komponen utama siklus kompresi uap mempergunakan komponen standar
yang ada di pasaran.
f. Refrigeran dari siklus kompresi uap adalah R 22.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
a. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang mesin penangkap air dari
udara, yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan kepada
khalayak umum.
b. Dapat digunakan untuk referensi/acuan bagi peneliti lain yang ingin melakukan
penelitian sejenis.
c. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin penangkap air dari udara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1. Metode-Metode Penangkap Air dari Udara
Metode dalam penangkap air dari udara pada saat ini ada beberapa
macam,diantaranya : (a) Jaring penangkap air dari udara, (b) Kincir angin
penangkap air dari udara, (c) Mesin penangkap air dari udara menggunakan
komponen AC (Air Condotioner ), (d) WatAir (penangkap air yang bisa dilipat).
Berikut mengenai penjelasannya :
a. Jaring Penangkap Air dari Udara
Merupakan alat yang digunakan untuk menangkap air dari kabut
menggunakan jarring-jaring besar.Dengan tiang setinggi 4 meter dan lebar 8
meter.Jaring terbuat dari anyaman plastik yang kemudian disambungkan ke pipa-
pipa kecil.Prinsip kerjanya adalah alat ini menyerap butiran-butiran air yang
terkandung dalam kabut dan mengalirkan air tersebut ke tabung penyimpanan
yang telah dipersiapkan.Dalam satu hari alat ini mampu mengumpulkan 588 liter
air. Namun, tentu saja yang patut diingat adalah air dapat dihasilkan dari kabut
alami bukan kabut karena asap, yaitu kabut yang mengandung uap air yang ada di
udara. Air hasil dari tangkapan biasanya dipergunakan untuk kebutuhan
pertanian.Oleh karenanya penempatan jaring-jaring penangkap air ini berada di
area pertanian.Bila hasil penangkapan air dipergunakan untuk konsumsi rumah
tangga, pemasangan jarring-jaring di dekatkan di sekitar halaman rumah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
6
Gambar 2.1 Jaring Penangkap Air dari Kabut
http://1.bp.blogspot.com/8DAG6j0BKAU/UtPl2CXrLHI/AAAAAAAAB
gM/qUOPXBrTNNI/s1600/panen+kabut.jpg
b. Kincir Angin Penangkap Air dari Udara
Merupakan penangkap air di daerah Suriname, Belanda.Oleh perusahaan
Dutch Rainmaker.Kincir angin ini dirakit untuk menghasilkan air bukan listrik.
Cara kerjanya, saat angin memutar baling-baling kincir angin, cairan pendingin
akan dikirim naik menuju poros turbin angin, dimana nantinya akan dipanaskan
oleh kompresor. Setelah dipanaskan oleh kompresor, cairan tersebut diturunkan
menuju ke Water Production Unit, dimana cairan akan didinginkan oleh udara
yang bersirkulasi di antara bagian paling atas Heat Exchanger dan bagian paling
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
http://1.bp.blogspot.com/8DAG6j0BKAU/UtPl2CXrLHI/AAAAAAAABgM/qUOPXBrTNNI/s1600/panen+kabut.jpghttp://1.bp.blogspot.com/8DAG6j0BKAU/UtPl2CXrLHI/AAAAAAAABgM/qUOPXBrTNNI/s1600/panen+kabut.jpg
-
7
bawah Heat Exchanger. Udara dari luar masuk melalui ventilasi udara dan
didinginkan hingga mencapai suhu 4o C di bagian paling bawah Heat Exchanger.
Ketika udara didinginkan dan proses kondensasi terjadi, udara dingin tersebut
kehilangan kapasitasnya dalam menahan uap air sehingga tetesan air mulai
terbentuk. Tetesan air tersebut ditampung pada tangki penyimpanan air yang
berada di bagian paling bawah unit.Kincir angin model ini mampu menghasilkan
5000 sampai 7000 liter air per hari, yang sangat bermanfaat pada tempat yang
memiliki sedikit sumber air tanah.
Gambar 2.2 Kincir Angin Penghasil Air dari Udara
https://gereports.ca/how-to-make-drinkable-water-out-of-thin-air/.jpg
c. Mesin Penangkap Air Dari Udara Menggunakan Komponen AC (Air
Conditioner)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://gereports.ca/how-to-make-drinkable-water-out-of-thin-air/.jpg
-
8
Air Conditioner secara umummerupakan mesin yang dipakai untuk
mengkondisikan udara di dalam sebuah ruangan sehingga suhu dalam ruangan
dapat diatur sesuai dengan keinginan. Selain menghasilkan udara dingin, sistem
kerja AC juga menghasilkan air melalui proses kondensasi. Untuk menghasilkan
air, diperlukan komponen-komponen AC, antara lain : (a) Kompresor
(Compressor) yang berfungsi untuk memompakan refrigerant yang berbentuk gas
agar tekanan dan temperaturnya meningkat, (b) Kondensor (Condenser) yang
berfungsi untuk menyerap panas pada refrigerant yang telah dikompresikan oleh
kompresor dan mengubah refrigerant yang berbentuk gas menjadi cair (dingin),
(c) Akumulator (accumulator) yang berfungsi menampung refrigerant cair untuk
sementara, yang selanjutnya mengalirkannya ke evaporator melalui expansion
valve atau dapat juga pipa kapiler sesuai dengan beban pendinginan yang
dibutuhkan. Selain itu, Dryer/Receiver yang berfugsi sebagai filter untuk
menyaring uap air dan kotoran yang dapat merugikan bagi siklus refrigerant, (d)
Katup Ekspansi (Expansion Valve) atau dapat juga pipa kapiler yang berfungsi
mengabutkan refrigerant ke dalam evaporator agar refrigerant cair dapat segera
berubah menjadi gas, (e) Evaporator yang merupakan kebalikan dari kondenser.
Berfungsi untuk menyerap panas dari udara yang melalui sirip-sirip pendingin
evaporator sehingga udara tersebut menjadi dingin. Prinsip kerja mesin penangkap
air dari udara menggunakan komponen AC tersebut secara garis besar tidak jauh
berbeda dari prinsip kerja AC itu sendiri yang meliputi, (1) penghisapan udara,
yang berawal dari terhisapnya udara dari luar ruangan (pada AC menghisap udara
dari dalam ruangan) oleh kipas sentrifugal pada evaporator, kemudian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
9
tersebut akan bersentuhan dengan pipa coil yang di dalamnya terdapat cairan
refrigerant (freon). Cairan refrigerant tersebutlah yang berperan menyerap panas
udara sehingga udara menjadi dingin. Selanjutnya terjadilah penguapan
refrigerant, uap tersebut berkumpul di dalam penampung uap, (2) Sirkulasi uap,
dimana uap dari refrigrant tersebut akan disirkulasikan dari evaporator menuju ke
kondensor yang pada saat itu proses kompresi sedang berlangsung yang
mengakibatkan uap refrigerant tertekan naik dan masuk ke kondensor, (3)
Penurunan tekanan cairan, dimana cairan refrigerant pada saat itu tekanannya
cukup tinggi sehingga untuk menurunkannya digunakanlah katup ekspansi yang
berfungsi juga untuk mengatur laju cairan refrigerant pada evaporator, (4) Udara
keluar dari kondenser, yang dalam fase ini temperatur udara akan menjadi panas
di dalam kondenser dan dikeluarkan melalui bantuan kipas propeller sehingga
menghasilkan embun yang akhirnya keluar menjadi cairan melalui pipa
evaporator, (5) Proses akhir, yaitu adanya proses pengeluaran cairan dari hasil
penguapan refrigerant. Cairan tersebut dialirkan ke pipa evaporator melalui katup
ekspansi. Hal ini akan berlangung terus menerus dan berulang dari langkah awal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
10
Gambar 2.3 Prinsip kerja sistem AC menggunakan refrigerant tipe R-407C
https://air-conditioner-ariffandisaputra.blogspot.co.id
d. WatAir (penangkap air yang bisa dilipat)
Alat ini berbentuk sepeti piramida terbalik yang mempunyai panel dengan
lebar 96 m2 yang berfungsi sebagai pengumpul titik-titik embun di udara yang
kemudian dikondensasi menjadi air, lalu dikumpulkan pada sebuah tangki.Alat ini
mampu menghasilkan air sebanyak 48 liter air perharinya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://air-conditioner-ariffandisaputra.blogspot.co.id/
-
11
Gambar 2.4 WatAir
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/
design_news/2007/03/2/watair.jpg
2.1.2. Psychrometric Chart
Psychrometricchart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan nilai
parameter-parameter dari udara pada suatu lingkungan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/
-
12
Gambar 2.5 Parameter-pearameter pada Psychrometric Chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
13
Gambar 2.6 ContohPsychometric Chart
https://www.cedengineering.com/categories/mechanical-engineering
2.1.3. Parameter – Parameter Pada Psychrometric Chart
Parameter – parameter pada Psychrometric Chart meliputi ; suhu udara
kering (Tdb), suhu udara basah (Twb), kelembaban entalpi (PH), kelembaban
pesifik (w), entalpi (h), temperatur titik embun (Tadb), dan volume spesifk (V).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
14
a. Temperatur bola kering (Tdb)
Temperatur bola kering adalah temperatur yang terbaca oleh termometer
dengan bulb pada termometer dalam keadaan kering atau tidak dibasahi air atau di
balut dengan kain basah.
b. Temperatur bola basah (Twb)
Temperatur bola basah adalah temperatur yang terbaca oleh termometer
dengan bulbtermometer dibasahi air atau dibalut dengan kain basah.
c. Temperatur titik embun (Dew-Point)
Temperatur titik embun adalah suhu di mana uap air di dalam udara mulai
menunjukkan aksi pengembunan ketika udara tersebut didinginkan. Pada saat
udara mengalami pengembunan di temperatur titik embun maka besarnya
temperatur titik embun sama dengan temperatur bola basah (Twb) sama dengan
temperatur bola kering (Tdb).
d. Kelembaban spesifik (w)
Kelembaban spesifik adalah berat kandungan uap air di dalam udara dalam
satu kilogram udara kering (kgair/kgudara).
e. Volume spesifik (SpV)
Volume spesifik merupakan kebalikan dari massa jenis. Massa jenis adalah
perhitungan massaper satuan volume sedangkan, volume spesifik adalah volume
setiap satuan massa.
f. Entalpi (h)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
15
Merupakan istilah dalam termodinamika yang menyatakan besarnya energi
yang dimiliki benda/material yang nilainya tergantung dari nilai suhu dan
tekanannya.
g. Kelembaban relatif (% RH)
Kelembaban relatif adalah perbandingan massa uap air yang terkandung
pada udara dengan massa uap air maksimal yang dapat dikandung udara pada
suhu tersebut.
2.1.3.1. Proses – Proses padaPsychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart meliputi
proses-proses (1) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling
anddehumidifying), (2) proses pemanasan (heating), (3) proses pendinginan dan
menaikkan kelembaban (cooling and humidifying), (4) proses pendinginan
(cooling), (5) proses humidifying, (6) proses dehumidifying, (7) proses pemanasan
dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying), (8) proses pemanasan
dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
16
Gambar 2.7 Proses-proses padaPsychrometric Chart
https://www.cedengineering.com/categories/mechanical-engineering
1. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan
kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan
penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola
basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.
Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat
mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
17
Gambar 2.8 Proses Cooling and Dehumidifying
2. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke
udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering,
temparatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik
embun dan kelembaban spesifik tetap konstan.Namun kelembaban relatif
mengalami penurunan.
Gambar 2.9 Proses heating
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
18
3. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (coolingand humidifying)
Proses cooling and humidifying berfungsi menurunkan temperatur dan
menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan
temperatur bola kering, temperatur bola basah dan kelembaban spesifik. Pada
proses ini, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Selain itu,
terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan
kelembaban spesifik.
Gambar 2.10 Proses Cooling and Humidifying
4. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan,
terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik,
namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan
suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada
psychrometricchart adalah garis horizontal ke arah kiri.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
19
Gambar 2.11 Proses Cooling
5. Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola
basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada
psychrometricchart adalah garis vertikal ke arah atas.
Gambar 2.12 Proses Humidifying
6. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada
udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, suhu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
20
bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric chart
adalah garis vertikal ke arah bawah.
Gambar 2.13 Proses Dehumidifying
7. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating anddehumidifying)
Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan
menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan
kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi
peningkatan suhu bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah
kearah kanan bawah.
Gambar 2.14 Proses Heating and Dehumidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
21
8. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses
ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola
kering. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.
Gambar 2.15 Proses Heating and Humidifying
2.1.3.2. Proses-proses yang terjadi pada mesin penangkap air dari udara
Udara dari lingkungan sekitar diserap oleh kipas yang ditempatkan
sebelum evaporator, sehingga udara tersebut mengalami peningkatan kelembaban
spesifiknya, nilai (W). Udara tesebut kemudian diserap oleh blower evaporator
kemudian kalor dari udara diserap oleh cairan refrigeran yang ada di evaporator
sehingga uap air yang ada di udara mengalami proses pengembunan. Setelah
melewati evaporator, udara dingin dan kering disirkulasikan oleh kipas melewati
kondensor yang mengakibatkan udara tersebut mengalami proses pemanasan atau
peningkatan suhu udara kering (Heating). Air hasil proses pengembunan atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
22
kondensasi dari udara oleh evaporator akan mentes ke penampungan kemudian
dialirkan ke gelas ukur melalui selang. Proses ini disajikan pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Proses-proses yang terjadi pada mesin penangkap airdari
udara
Proses penangkapan air dari udara pada psychrometric chart yang terjadi
pada mesin penangkap air dari udara disajikan pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17. Proses-proses yang terjadi pada mesin penangkap air dari
udara pada psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
23
Keterangan pada Gambar 2.17 :
a. Proses A-B : Proses Heating and Humidity
Proses A-B merupakan proses Heating and Humidity proses ini dilakukan
oleh kipas pada udara untuk meningkatkan nilai kelembaban spesifiknya (W).
b. Proses B-C : Proses Cooling
Proses B-C merupakan proses pendinginan udara atau Cooling yang
dilakukan oleh evaporator.
c. Proses C-D : Proses Cooling and Dehumidity
Proses C-D merupakan proses penurunan suhu dan proses pengembunan
atau Cooling and Dehumidity oleh evaporator.
d. Proses D-E : Proses Heating
Proses D-E merupakan proses pemanasan udara atau proses Heatingyang
dilakukan oleh kondensor.
2.1.3.3. Perhitungan-perhitungan pada psychrometric chart
Dengan mempergunakan psychrometric chart, dari data-data yang yang
diperoleh dalam penilitian dapat dihitung : (a) Laju aliran massa air yang
diembunkan, (b) Besarnya perubahan kandungan uap air per satuan massa udara,
(c) Laju aliran massa udara, (d) Debit aliran udara.
a. Laju aliran massa air yang diembunkan
Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan
Pesamaan (2.1).
ṁ = 𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎∆𝑡𝑡
....(2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
24
ṁ: Laju aliran massa air (kgair/jam)
𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 : Jumlah air yang dihasilkan (kg)
∆t : Selang waktu pengukuran (jam)
b. Besarnya perubahan kandungan uap air per satuan massa udara
Besarnya perubahan kandungan uap air per satuan massa udara dapat
dihitung menggunakan Persamaan (2.2).
ΔW = WA - WB ….(2.2)
Pada Pesamaan (2.2) :
ΔW: Pertambahan kandungan uap air (kgair/kgudara)
WA: Kelembaban spesifik udara saat masuk avaporator (kgair/kgudara)
WB: Kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator (kgair/kgudara)
c. Laju aliran massa udara
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).
ṁudara= �̇�𝓂𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑊𝑊𝐴𝐴− 𝑊𝑊𝐵𝐵 ….(2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara: Laju aliran massa udara (kgudara/jam)
�̇�𝓂𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 : Laju aliran massa air (kgair/jam)
WA: Kelembaban spesifik udara saat masuk avaporator (kgair/kgudara)
WB: Kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator (kgair/kgudara)
d. Debit aliran udara
Debit aliran udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
25
v̇ = �̇�𝓂udaraρudara
….(2.4)
Pada Peramaan (2.4) :
v̇:Debit aliran udara (m3/jam)
ṁudara: Laju aliran massa udara (kgudara/jam)
ρudara: Massa jenis udara (1,2 kgudara/m3)
2.1.4. Siklus kompresi uap standar (Teoritis)
Salah satu penerapan yang banyak digunakan dari termodinamika adalah
refrijerasi (refrigeration) yang berfungsi untuk memindahkan kalor dari tempat
bersuhu rendah ke tempat yang bersuhu tinggi.Pada mesin ini siklus refrigerasi
yang digunakan adalah siklus kompresi uap. Siklus ini digunakan karena
pemakaiannya yang sangat luas dan fluida kerjanya bermacam-macam (misalnya:
amonia, R12, R22, R502, R134a, dll). Pada siklus kompresi uap umumnya
menggunakan refrigeran R134a sebagai fluida kerja karena lebih ramah
lingkungan.Siklus kompresi uap memiliki 4 komponen utama yaitu evaporator,
kompresor, kondensor dan pipa kapiler.
1. Rangkaian Siklus Kompresi Uap
Rangkaia komponen utama siklus kompresi uap disajikan secara skematik pada
Gambar 2.18.Siklusnya merupakan siklus tertutup, dengan fluida kerja berupa
refrigeran.Sirkulasi refrigeran pada siklus kompresi uap dapat berlangsung secara
terus-menerus karena adanya kompresor.Selama ada aliran listrik pada kompresor,
siklus bekerja.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
26
Gambar 2.18 Skematik Rangkaian Komponen Utama Siklus Kompresi Uap
Pada siklus kompresi uap refrigeran bertekanan rendah akan dikompresikan
kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi, selanjutnya uap
refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekan
tinggi saat melewati kondensor. Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi
tersebut tekanannya diturunkan oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran bertekanan
rendah tersebut dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran
tekanan rendah.
Pada Gambar 2.18, Qin adalah besarnya energi kalor yang diserap oleh
evaporator persatuan massa refrigeran dari udara yang melewati evaporator. Qout
adalah besarnya energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor ke udara. Win
adalah kerja yang dilakukan kompresor agar refrigerant dapat bersikulasi dalam
siklus kompresi uap.
2. Siklus Kompresi Uap Pada P-H Diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
27
Gambar 2.19, menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h.
Dengan bantuan diagram ini, dapat ditentukan nilai entalpi pada titi 1, titik 2,
titik 3, titik 4, suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor.
Gambar 2.19 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
3. Siklus Kompresi Uap Pada T-S Diagram
Gambar 2.20 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram T-S
Gambar 2.20 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
28
4. Proses – Proses Pada Siklus Kompresi Uap
Dalam siklus kompresi uap( lihat Gambar 2.18, 2.19 dan 2.20), refrigeran
mengalami beberapa proses yaitu :
a. Proses 1-2 : Proses kompresi.
Proses 1-2 merupakan proses kompresi isentropik (proses berlangsung pada
entropi (s) konstan). Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka suhu
yang keluar dari kompresor meningkat menjadi gas panas lanjut. Proses ini
dilakukan oleh kompresor, refrigeran yang berupa gas bertekanan rendah
mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas panas lanjut
bertekanan tinggi.
b. Proses 2-2a : Proses desuperheating.
Proses 2-2a merupakan proses penurunan suhu (desuperheating). Proses ini
berlangsung ketika refrigeran memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut
yang bertemperatur tinggi diturunkan suhunya sampai memasuki titik gas jenuh,
berlangsung pada tekanan yang konstan.
c. Proses 2a-3a : Proses kondensasi.
Proses 2a-3a merupakan proses kondensasi atau pelepasan kalor ke udara
lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan. Pada saat yang sama terjadi
perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini dikarenakan
temperatur refrigeran lebih tinggi dari pada suhu udara lingkungan sekitar
kondensor.Berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.
d. Proses 3a-3 : Proses subcooling.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
29
Proses 3a-3 merupakan proses pendinginan lanjut, proses ini terjadi
pelepasan kalor sehingga suhu refrigeran keluar dari kondensor menjadi lebih
rendah dan berada pada fase cair. Hal ini agar refrigeran dapat lebih mudah
mengalir dalam pipa kapiler.
e. Proses 3-4 : Proses ekspansi.
Proses 3-4 merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan
berlangsung pada entalpi yang konstan, proses ini berlangsung selama di dalam
pipa kapiler. Pada proses ini refrigeran mengalami perubahan fase dari cair
menjadi fase campuran (cair-gas). Akibat dari penurunan tekanan, suhu refrigeran
juga mengalami penurunan.
f. Proses 4-1a : Proses pendidihan atau penguapan.
Proses 4-1a merupakan proses evaporasi atau penguapan. Ketika proses ini
berlangsung terjadi perubahan fase dari campuran (cair-gas) menjadi gas jenuh.
Perubahan fase ini terjadi dikarenakan suhu refrigeran lebih rendah dari pada suhu
udara lingkungan sekitar evaporator sehingga terjadi penyerapan kalor dari udara
lingkungan sekitar evaporator. Proses ini berlangsung pada tekanan dan suhu yang
konstan.
g. Proses 1a-1 : proses pemanasan lanjut (superheating).
Proses 1a-1 merupakan proses pemanasan lanjut. Proses yang terjadi karena
penyerapan kalor terus menurus pada proses 4-1a, refrigeran yang akan masuk ke
kompresor berubah fase dari gas jenuh manjadi gas panas lanjut. Pada proses ini
mengakibatkan kenaikan tekanan dan suhu refigeran.
2.1.4.1. Komponen – Komponen Pada Siklus Kompresi Uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
30
2.1.4.1.1. Komponen utama
a. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran
ke komponen sistem kompresi uap yang lainnya melalui pipa-pipa
dengancaramenghisapdanmemomparefrigeran.
Gambar 2.21 Kompresor hermetik jenis rotari
b. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi
mengkondisikan refrigeran dari fase uap menjadi fase cair.Agar dapat
mengubah fase dari uap menjadi cair diperlukan suhu lingkungan yang lebih
rendah darisuhu refrigeran sehingga dapat terjadi pelepasan kalor ke
lingkungan kondensor.Jenis kondensor yang digunakan merupakan jenis pipa
bersirip, pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
alumunium.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
31
Gambar 2.22 Kondensor
c. Evaporator
Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran
dari fase cair menjadi gas sebelum refrigeran masuk kompresor.Jenis evaporator
yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip dengan bahan pipa tembaga serta
siripberbahanalumunium.
Gambar 2.23 Evaporator
https://air-conditioner-ariffandisaputra.blogspot.co.id
d. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan
refrigerandaritekanantinggiketekananrendahsebelummasukevaporator.Ketika
refrigeran mengalami penurunan tekanan temperatur refrigeran juga
mengalami penurunan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://air-conditioner-ariffandisaputra.blogspot.co.id/
-
32
Gambar 2.24 Pipa Kapiler
e. Refrigeran
Refrigeran merupakan jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin.
Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan
sekitar.Jenis refrigeran yang digunakan adalah R22.
Gambar 2.25 Refrigeran
2.1.4.1.2. Komponen pendukung
a. Filter
Merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum refrigeran
masuk pipa kapiler agar tidak terjadi penyumbatan dari serbuk-serbuk sisa
pemotongan pipa tembaga, korosi dan kotoran lainnya. Filter yang digunakan
memiliki panjang 70 mm dan diameter 19 mm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
33
Gambar 2.26 Filter
b. Accumulator
Akumulator adalah suatu peralatan bantu dalam sistem refrigerasi yang
mempunyai fungsi unuk menampung dan memisahkan antara cairan refrigeran
dan gas refrigeran agar yang masuk dalam kompresor berbentuk gas refrigeran.
Gambar 2.27 Accumulator
c. Blower
Merpakan alat yamg berfungsi untuk meniup udara dingin didalam ruangan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
34
Gambar 2.28 Blower
2.1.5. Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap
Berdasarkan Ganbar 2.2 dan Gambar 2.3 dapat dihitung besarnya Kerja
kompresor (Win), Kalor yang dilepas kondensor (Qout), Kalor yang diserap
evaporator (Qin), COPaktual, COPideal, dan Efisiensi mesinpenangkap air dari udara
2.1.5.1. Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
Persamaan (2.5):
Win = h2 – h1 ….(2.5)
Pada Persamaan (2.5):
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg
2.1.5.2. Besarnya energi kalor yang dilepas kondensor (Qout)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
35
Besarnya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :
Qout = h2– h3 ....(2.6)
Pada Persamaan (2.6):
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor atau pada saat keluar
kompresor, kJ/kg
h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg
2.1.5.3. Besarnya energi kalor yang diserap evaporator (Qin)
Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat
dihitung dengan Persamaan (2.7) :
Qin = h1 – h4 ….(2.7)
Pada Persamaan (2.7):
Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant atau
pada saat masuk kompresor, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator, kJ/kg
h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator, kJ/kg
2.1.5.4. COPaktual
COPaktual (Coefficient Of Performance) mesin kompresi uap adalah
perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
36
diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin kompresi uap dapat
dihitung dengan Persamaan (2.8) :
COPaktual=𝑄𝑄𝑎𝑎𝑄𝑄𝑊𝑊𝑎𝑎𝑄𝑄
= (ℎ1−ℎ4)(ℎ2−ℎ1)
…. (2.8)
Pada Persamaan (2.8) :
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
2.1.5.5. COPideal
COPideal (Coefficient Of Performance) merupakan COP maksimal yang
dapat dicapai mesin penghasil air dari udara, dapat dihitung dengan Persamaan
(2.9) :
COP ideal=𝑇𝑇𝑇𝑇
𝑇𝑇𝑇𝑇−𝑇𝑇𝑇𝑇 …. (2.9)
Pada Persamaan (2.5) :
Te : suhu kerja mutlak evaporator, K
Tc : suhu kerja mutlak kondensor, K
2.1.5.6. Efisiensi mesin penghasil air dari udara
Efisiensi siklus kompresi uap pada mesin penghasil air dari udara, dapat
dihitumg dengan menggunakan Persamaan (2.10).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
37
Ƞ = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑎𝑎𝐶𝐶𝑡𝑡𝐶𝐶𝑎𝑎𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑎𝑎𝐶𝐶𝑇𝑇𝑎𝑎𝐶𝐶
x 100% ….(2.10)
Pada Persamaan (2.6)
Ƞ : Efisiensi siklus kompresi uap.
COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap.
COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin siklus kompresi uap.
2.2. Tinjauan Pustaka
Prasetya dan Putra (2013) meneliti laju pendinginan kondensor pada
mesin pendingin difusi absorpsi R22 DMF dengan cara mendesain ulang
generator pada mesin pendingin difusi absorpsi yang menggunakan refrigeran
R22DMF serta penambahan fan di kondensor. Variasi laju pendinginan pada
kondensor menjadi pembanding dalam penelitian ini. Hasil yang diperoleh dari
pengujian untuk variasi laju pendinginan dari 0,711 m/s hingga 2,291 m/s yaitu
semakin tinggi laju pendinginan maka semakin baik performa pada sistem.
Kapasitas pendinginan optimal ialah 143 W, COP tertinggi 0,96, laju alir massa
refrigeran terbesar ialah 0,72 gram/s, dan circulation ratio terendah yaitu 2,11.
Suryadimal dan Marthiana (2013) meneliti performa mesin pendingin
menggunakan refrigeran R22 dan R134a dengan variasi bukaan katup pada fan
kondensor (1/4, 2/4, 3/4, dan 4/4.) dengan mengamati nilai COP yang dihasilkan
dari refrigeran tersebut.Hasil penelitian menunjukkan nilai COP tertinggi untuk
R22 terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai COP 3,66 dan nilai terendah
terdapat pada bukaan katup 3/4 dengan nilai COP 3,53. Nilai COP tertinggi untuk
R134a terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai 3,82 dan nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
38
terendahterdapat pada bukaan katup 4/4 dengan nilai COP 3,59. Hasil ini
menunjukkan bahwa penggunaan R22 lebih baik digunakan dengan variasi
bukaan katup fan kondensor 1/4 karena menghasilkan nilai COP yang tinggi.
Marwan Effendy (2005) melakukan penelitian dengan merakit sistem
pendingin AC. Refrigeran yang dipergunakan adalah Freon-12.Bagian kondensor
dipasang kipas angin yang bisa diatur putarannya. Dalam penelitian berhasil
mengukur data tekanan, temperatur, dan laju aliran massa refrigeran dengan
variasi kecepatan udara pendingin di kondensor. Kecepatan udara pendingin
kondensor diatur dengan menambahkan putaran motor listrik penggerak kipas.
Variasi kecepatan udara pendingin antara 0,2 – 2,9 m/s yang dihasilkan dari
putaran kipas 60-309 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin besar laju aliran
udara untuk mendinginkan kondensor maka besarnya koefisien prestasi semakin
meningkat. Pada kecepatan udara pendingin diatas 2,9 m/s pengaruh perubahan
terhadap koefisien prestasi relatif kecil.
Azridjal Aziz, Idral, Herisiswanto, Rahmat Iman Mainil, David Jenvrizen
(2015) melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui peningkatan
kinerja AC Split pada penerapan EC (Evaporative Cooling) dengan laju aliran ke
EC yang berbeda (0,88 liter/menit, 1,04 liter/menit, dan 1,22 liter/menit). Hasil
penelitian menunjukkan bahwa dengan penerapan EC, temperatur udara yang
mengalir masuk ke kondensor turun lebih rendah dibanding kondisi tanpa EC
dengan perbedaan temperatur sekitar 60C. Hal ini juga menyebabkan tekanan
kondensor dan tekanan evaporator menjadi turun lebih rendah, sehingga konsumsi
energy listrik turun dan kinerja AC Split naik sampai 20% pada laju aliran air ke
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
39
EC 1,22 l/menit. Penelitian ini menunjukkan bahwa penerapan evaporativecooling
memberikan kinerja mesin pengkondisian udara tipe Split (AC Split) yang lebih
baik pada laju aliran air ke EC yang lebih tinggi (1,22 liter/menit).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
40
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Obyek Penelitian
Obyek penelitian yang digunakan merupakan mesin penangkap air dari
udara yang dirakit sendiri dengan mempergunakan komponen utama dari Air
Conditioner berdaya 1,5 PK. Dimensi ukuran keseluruhan dari mesin penangkap
air dari udara adalah 160 cm x 125 cm x 135 cm. Gambar 3.1 merupakan gambar
skematik alat yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 3.1 Skematik mesin penangkap air dari udara
( pandangan atas) Keterangan pada Gambar 3.1 :
a. Evaporator
b. Kondensor
c. Kompresor
d. Pipa Kapiler
e. Filter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
41
f. Kipas/Fan
g. Gelas Ukur
3.2. Variasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan menempatkan fan/motor regulator (dimmer)
pada kipas pemadat udara yang ditempatkan di depan evaporator sehingga variasi
penelitian dilakukan dengan mengatur kecepatan putaran kipas. Dalam penelitian
ini, 3 variasi yang dilakukan terdiri dari tanpa kipas atau putaran kipas 0 rpm,
putaran kipas 400 rpm atau kecepatan aliran udara sebesar 2,80 m/s, dan putaran
kipas 450 rpm atau kecepatan aliran udara 3,63 m/s. Penelitian dilakukan
sebanyak 3 kali percobaan untuk masing-masing variasi.
3.3. Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Penangkap Air dari Udara
Dalam proses pembuatan mesin penghasil air dari udara ini diperlukan alat
dan bahan sebagai berikut :
3.3.1. Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penangkap air
dari udara, antara lain :
a. Gergajikayu
Gergaji kayu digunakan sebagai pemotong kayu yang dipakai sebagai alas
dan dudukan komponen mesin penangkap air dari udara.
b. Bor
Bor digunakan untuk membuat lubang.Pembuatan lubang dilakukan agar
pemasangan baut dapat dimasukkan melalui komponen yang dilubangi.
c. Meteran danmistar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
42
Meteran digunakan sebagai pengukur panjang suatu benda. Dalam proses
pembuatan rangka, meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang ukuran
kayu, seng, dan besi rangka (slotted angle). Sedangkan mistar digunakan untuk
mengukur suatu benda yang ukuran panjangnya kurang dari 30 cm.
d. Palu
Palu digunakan untuk membenamkan paku ke dalam komponen yang
dipaku dalam pemasangan rangka dan chasing mesin penangkap air dari udara.
e. Obeng dan kunci pas
Obeng dan kunci pas diperlukan guna memasang dan mengencangkan mur
dan baut.
f. Gunting plat dan pisau cutter
Gunting plat digunakan untuk memotong plat seng yang dipakai sebagai
pelapis rangka mesin penangkap air dari udara, sedangkan pisau cutter dipakai
dalam melakukan pemotongan triplek, styrofoam, dan acrylic.
g. Gerinda tangan dan potong
Gerinda digunakan guna mempermudah dan mempercepat proses
pemotongan komponen atau bahan yang sulit dipotong dengan gergaji biasa
dalam pembuatan rangka mesin penangkap air dari udara.
h. Tang kombinasi
Proses pemotongan, penarikan, dan pengikatan kawat pengencang
komponen dilakukan dengan menggunakan tang kombinasi.
i. Tubecutter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
43
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Selain dapat
mempermudah proses pengelasan pipa tembaga, hal ini juga dilakukan agar hasil
potongan pipa lebih baik.
j. Tubeexpander
Tube expander atau pelebar diameter pipa berfungsi sebagai pelebar ujung
pipa tembaga agar pipa yang akan disambung nantinya tersambung dengan baik.
k. Las gas dan material las
Peralatan mengelas digunakan dalam proses penyambungan pipa tembaga
komponen dari mesin penangkap air dari udara. Bahan atau material pengelasan
pipa tembaga menggunakan perak, kawat las kuningan dan borak.Penggunaan
borak sebagai tambahan bertujuan agar sambungan pengelasan lebih rekat dan
kuat.
3.3.2. Bahan
Komponen yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penangkap air
dari udara, antara lain :
a. Triplek
Triplek dipakai sebagai chasing bagian atas mesin penangkap air dari udara
agar berat bagian atas mesin penangkap air dari udara tidak melebihi berat bagian
belakang. Triplek yang dipakai dalam penelitian memiliki tebal 3 mm, panjang
210 cm, dan tinggi 90 cm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
44
Gambar 3.2 Triplek
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/.jpg
b. Besi siku rak(slotted angle)
Besi siku rak digunakan sebagai konstruksi rangka mesin penangkap air dari
udara.Pola materialnya yang berongga membuat besi jenis ini memiliki
karakteristik yang kuat menahan beban komponen-komponen mesin penangkap
air dari udara. Ukuran besi siku rak yang digunakan dalam penelitian adalah 3,6
cm x 3,6 cm x 1,6 mm x 3 m dengan derajat siku-siku sebesar 90o.
Gambar 3.3 Besi siku rak (slotted angle)
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/.jpg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/.jpghttps://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/.jpg
-
45
c. Kayu
Kayu digunakan sebagai alas rangka dan dinding mesin penangkap air dari
udara. Jenis dan ukuran kayu yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu
nangka ukuran tebal 1,5 cm, lebar 20 cm, dan panjang 4 m.
Gambar 3.4 Kayu
d. Lakban, lem G, dan lem kayu
Celah-celah sambungan antara kayu dan triplek ditutup dengan
menggunakan lem kayu kemudian dilapisi dengan lakban setelah lem kayu telah
kering. Untuk celah yang berukuran panjang menggunakan lem G untuk
selanjutnya ditutup dengan lakban.
e. Paku, mur, dan baut
Paku, mur, dan baut digunakan untuk menyatukan rangka dan triplek agar
lebih kuat susunannya.
f. Kawat dan kabel tis (ties cable)
Kawat digunakan sebagai pengikat rangka dan dinding-dinding rangka
mesin penangkap air dari udara agar udara yang keluar dari mesin penangkap air
dari udara terminimalisir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
46
g. Roda lemari
Roda digunakan untuk mempermudah pemindahan mesin penangkap air
dari udara dari satu tempat ke tempat yang lain.
h. Acrylic sheet
Acrylic tidak mudah pecah, bahan ringan dan juga mudah untuk dipotong,
dikikir, dihaluskan, dikilapkan dam dicat. Dalam penelitian ini, acrylic dipakai
sebagai bingkai pada dinding mesin penangkap air dari udara agar komponen-
komponen yang berada di dalam ruangan mesin penangkap air dari udara dapat
terlihat dengan baik selama proses penelitian.Acrylic sheet yang digunakan dalam
penelitian berukuran 100 cm x 200 cm dan tebal 2 mm.
Gambar 3.5Acrylic sheet
i. Plat seng
Plat seng dipakai sebagai alas dan pelapis rangka kayu agar tidak terkena
langsung oleh air hasil kondensasi.
j. Engsel pintu
Engsel pintu diperlukan agar pintu yang terbuat dari triplek dapat
dibuka/tutup dengan mudah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
47
k. Kompresor
Spesifikasi kompresor yang dipakai dalam penelitian sebagai berikut :
Jenis Kompresor : Hermetik jenis Rotary
Daya Kompresor : 1,5 PK
Voltase : 220 V
Arus : 7,8 A
Gambar 3.6 Kompresor Hermetik jenis Rotary
l. Kondensor
Spesifikasi kondensor yang dipakai dalam penelitian sebagai berikut :
Jenis : Kondensor Berpendingin Udara (Air-Cooled)
Bahan Pipa : Tembaga
Bahan Sirip : Aluminium
Jarak Antar Sirip : 1,4 cm
Ukuran : p x l x t = 68,2cm x 20 cm x 50 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
48
Gambar 3.7 Kondensor
m. Pipa kapiler
Spesifikasi pipa kapiler yang dipakai dalam penelitian sebagai berikut :
Diameter: 0,028 inci = 0,6 mm
Panjang : 40 cm
Gambar 3.8 Pipa kapiler
n. Evaporator
Spesifikasi evaporator yang dipakai dalam penelitian sebagai berikut :
Bahan pipa evaporator : Tembaga
Diameter pipa : 0,7 cm
Bahan sirip evaporator : Aluminium
Ukuran evaporator : p x l x t = 84 cm x 17,5cm x 18,5 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
49
Gambar 3.9 Evaporator
https://air-conditioner-ariffandisaputra.blogspot.co.id
o. Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran dalam sistem
kompresi uap. Terdapat dua alat ukur tekanan, yaitu tekanan hisap kompresor (
warna biru) dan tekanan keluar kompresor (warna merah).
Gambar 3.10 Pressure gauge
p. Fan/motor regulator (dimmer)
Berperan sebagai pengatur kecepatan putaran kipas dalam penelitian
berjumlah 1 buah yang dihubungkan dengan kipas pemadat udara. Dengan cara
menentukan putaran kipas kurang lebih 400 rpm dan 450 rpm menggunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://air-conditioner-ariffandisaputra.blogspot.co.id/
-
50
tachometerlalu diberi tanda pada dimmeruntuk masing-masing kecepatan tersebut
untuk memudahkan mengatur kecepatan putar kipas.
Gambar 3.11Dimmer
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/.jpg
q. MCB (Miniature Circuit Breaker)
Miniature Circuit Breaker (MCB) berfungsi sebagai alat pengaman saat
terjadi hubung singkat (short) korsleting maupun beban lebih (overload). MCB
akan memutus arus jika arus yang melewatinya melebihi arus nominal MCB.
Gambar 3.12 MCB
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
https://i2.wp.com/www.yankodesign.com/images/.jpg
-
51
r. Strainer / Filter
Berfungsi sebagai penyaring kotoran sebelum refrigeran memasuki pipa
kapiler agar tidak terjadi penyumbatan dari serbuk-serbuk sisa pemotongan pipa
tembaga, korosi, dan jenis kotoran lainnya.Filter yang digunakan dalam penelitian
terbuat dari bahan tembaga dengan ukuran panjang 8 cm dan diameter 1,5 cm.
s. Refrigeran
Fluida pendingin berjenis gas ini berfungsi sebagai penyerap atau pelepas
kalor di lingkungan sekitar. Mengacu pada model mesin siklus kompresi uap yang
merupakan model lama, maka refrigeran yang dipakai dalam penelitian ini
berjenis R22.
Gambar 3.13 Refrigeran jenis R22
t. Kipas (fan)
Kipas yang digunakan dalam penelitian dipasang di dalam mesin penangkap
air dari udara berjumlah 3 buah. Kipas 1 ditempatkan di depan evaporator
dihubungkan dengan dimmer untuk mengatur kecepatan putarnya sebagai
pemadat udara yang akan melewati evaporator, merupakan kipas bekas mesin AC
yaitu kipas pada keluaran kondensor. Kipas 2 ditempatkan di antara keluaran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
52
evaporator dan kondensor yang berfungsi untuk mensirkulasikan udara dingin
keluaran evaporator menuju ke sirip-sirip kondensor.Kipas 3 ditempatkan di
belakang kondesor sebagai pembuang panas dari kondensor ke lingkungan sekitar.
Spesifikasi kipas yang dipergunakan dalam penelitian adalah :
Kipas 1
Jumlah sudu : 5
Diameter sudu : 37 cm
Daya : 220 V x 0,30 A = 72,6 W
Kipas 2
Jumlah sudu : 3
Diameter sudu : 40 cm
Daya : 220 V x 0,16 A = 35,2 W
Kipas 3
Jumlah sudu : 3
Diameter sudu : 40 cm
Daya : 220 V x 0,30 A = 66 W
Gambar 3.14 Kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
53
u. Selang
Air yang dihasilkan dari mesin penangkap air dari udara mengalir melalui
selang berukuran ¾ inchi yang tersambung dengan jalur output air evaporator
menuju ke gelas ukur.
3.4. Alat Bantu Penelitian
Dalam proses pengambilan data dibutuhkan alat bantu penelitian sebagai
berikut :
a. Pengukur suhu (thermometer) digital dan termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian. Cara kerjanya adalah pada ujung termokopel diletakkan (ditempelkan
atau digantung) pada bagian yang akan diukur temperaturnya, sehingga
temperaturnya akan tampil pada layar penampil suhu digital. Sebelum
pelaksanaan penelitian diperlukan proses kalibrasi agar lebih akurat.
Gambar 3.15 Penampil suhu (Thermometer) digital dan termokopel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
54
b. Pengukur suhu (thermometer) bola kering dan suhu bola basah
Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur suhu bola kering
udara, sedangkan thermometer suhu bola basah digunakan dalam pengukuran
suhu bola basah udara yang melewati thermometer.Dalam penelitian ini, pengukur
suhu bola basah dan suhu bola kering mempergunakan thermometer hygrometer
analog seperti yang tersaji pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Thermometer hygrometer analog
c. Stopwatch
Stopwatchdigunakan dalam penelitian untuk mengukur waktu yang
diperlukan dalam penelitian.Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data
adalah setiap 20 menit.
d. Tang amper (Clamp meter)
Arus listrik yang dibutuhkan tiap komponen dalam mesin penangkap air
dari udara diukur menggunakan tang amper.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
55
Gambar 3.17 Tang amper (clamp meter)
e. Gelas ukur
Air yang dihasilkan oleh mesin penangkap air dari udara ditampung untuk
selanjutnya diukur menggunakan gelas ukur.
Gambar 3.18 Gelas ukur
f. Tachometer
Tachometer dipergunakan untuk mengukur kecepatan rotasi putaran kipas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
56
g. Anemometer
Anemometer digunakan sebagai pengukur kecepatan aliran udara kipas
pemadat udara.Satuan yang digunakan adalah m/s.
3.5. Tata Cara Penelitian
3.5.1. Alur Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada
Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Skema diagram alur penelitian
Ya
Tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
57
3.5.2. Pembuatan Mesin Penangkap Air dari Udara
Langkah-langkah dalam pembuatan mesin penangkap air dari udara, yaitu :
a. Melakukan perancangan bentuk dan dimensi ukuran mesin penangkap air dari
udara.
b. Membuat rangka mesin penangkap air dari udara menggunakan material yang
telah dipersiapkan.
c. Memasang roda lemari pada alas rangka mesin penangkap air dari udara.
d. Melakukan pembongkaran (disassembled) komponen utama siklus kompresi
uap dari chasis pabrik pembuat.
e. Menyusun komponen utama siklus kompresi uap yang terdiri dari :
kompresor, kondensor, pipa kapiler, dan evaporator pada rangka yang telah
dibangun.
f. Melakukan pemotongan kayu dan plat seng sesuai rancangan.
g. Pemasangan kayu sebagai penutup badan mesin penangkap air dari udara dan
plat seng sebagai pelapis dinding kayu serta alas komponen utama.
h. Melakukan pemotongan triplek dan acrylic sesuai rancangan.
i. Melakukan penutupan badan mesin penangkap air dari udara menggunakan
triplek dan acrylic.
j. Menutup celah-celah antara komponen kayu, triplek, dan acrylic
menggunakan perekat (lem G, lem kayu, dan lakban) agar sirkulasi dalam
ruangan mesin penangkap air dari udara dapat optimal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
58
k. Melakukan proses pemvakumanyamg merupakan proses menghilangkan
udara, uap air dan kotoran (korosi), yang terjebak dalam mesin siklus
kompresi uap. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :
1. Persiapkan pressure gauge dengan 1 selang (low pressure), yang dipasang
pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang (high pressure) yang
dipasang pada tabung refrigeran.
2. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran
tabung refrigeran diposisikan tertutup.
3. Hidupkan kompresor, maka secara otomatis yang terjebak dalam siklus
akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang
keluar filter.
4. Pastikan udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikannya dengan
cara menyalakan korek api dan ditaruh didepan ujung potongan pipa
kapiler.
5. Pada jarum pressure gauge menunjuk ke angka 0 Psia.
6. Kemudian untuk mengecek kebocoran sambungan pada pipa dengan air
busa sabun. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara maka
sambungan tersebut masih terjadi kebocoran.
7. Setelah diketahui tidak terdapat kebocoran, langkah selanjutnya adalah
dengan mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.
l. Melakukan proses pengisian refrigeran jenis R22. Untuk melakukan
pengisisan refrigeran pada mesin dengan siklus kompresi uap, tersapat
beberapa langkah, seperti berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
59
1. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low pressure)
pada katup pengisisan katup tengah pressure gauge, dan ujung selang
satunya disabungkan ke tabung refrigeran R22.
2. Hidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran secara
perlahan-lahan. Setelah tekanan pada pressure gauge berada pada tekanan
yang diinginkan maka tutup keran pada tabung refrigeran.
3. Setelah selesai melakukan pengisian lepaskan selang pressure gauge dan
cek lubang katub, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk
mengetahui kebocoran yang terjadi.
3.6. Skema Pengambilan Data Penelitian
Gambar 3.20 menyajikan posisi-posisi alat ukur pengambilan data
ditempatkan.
Gambar 3.20 Skema pengambilan data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
60
Keterangan pada Gambar 3.20 :
a. T1 (Tudara1)
Suhu udara kering (Tdb1)dan suhu udara basah (Twb1)di lingkungan luar mesin
penghasil air dari udara.
b. T2 (Tudara2)
Suhu udara kering (Tdb2) dan suhu udara basah (Twb2) setelah udara dipadatkan
di dalam mesin penghasil air dari udara.
c. T3 (Tref3)
Suhu refrigeran masuk kompresor.
d. T4 (Tref4)
Suhu refrigeran masuk pipa kapiler.
e. T5(Tref5)
Suhu udara keluar evaporator.
f. T6 (Tref6)
Suhu udara keluar kondensor.
g. P1(Pevap)
Tekanan refrigeran yang masuk kompresor.
h. P2 (Pcond)
Tekanan refrigeran yang keluar kompresor.
3.7. Cara Mendapatkan Data
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu sebagai berikut :
a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma pada akhir
musim hujan. Perubahan suhu sekitar dan kelembaban lingkungan dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
61
penelitian ini diabaikan, karena suhu udara sekitar dan kelembabannya
berubah-ubah sesuai cuaca.
b. Memastikan bahwa termokopel telah dikalibrasi.
c. Memeriksa kipas bekerja dengan baik serta saluran pembuangan air hasil
kondensasi udara tidak tersumbat.
d. Alat bantu penelitian diletakkan pada tempat yang sudah ditetapkan.
e. Menghidupkan mesin penangkap air dari udara dan menyesuaikan putaran
kipas pemadat udara berdasarkan variasi yang akan dicatat datanya.
f. Memastikan semua celah pada mesin penangkap air dari udara tertutup,
menutup pintu mesin penghasil air dari udara, kemudian tunggu hingga 30
menit agar mesin penangkap air dari udara.
g. Lakukan pengecekan tekanan (P1 dan P2) serta arus kelistrikan.
h. Data yang harus dicatat setiap 20 menit selama 120 menit, antara lain :
P1= Pevap : Tekanan refrigeran yang masuk kompresor,(Psia)
P2= Pcond : Tekanan referigeran yang keluar kompresor,(Psia)
T1 = Tudara1 : Suhuudara kering dan suhu udara basah di lingkungan luar
mesin penangkap air dari udara, (oC)
T2 = Tudara2: Suhu udara kering dan suhu udara basah setelah udara
dipadatkan di dalam mesin penangkap air dari udara, (oC)
T3= Tref3 : Suhu refrigeran masuk kompresor,(oC)
T4= Tref4 : Suhu refrigeran masuk pipa kapiler, (oC)
T5= Tref5 : Suhu udara keluar evaporator, (oC)
T6= Tref6 : Suhu udara keluar kondensor, (oC)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
62
Hasil Air : Hasil air yang diperoleh mesin penangkap air dari udara saat t
,(ml)
i. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan dengan hasil dari
kalibrasi alat bantu.
Tabel 3.1 Tabel yang digunakan dalam mencatat hasil pengambilan data
Waktu (Menit)
T1 T2 T3 (