Post on 18-Nov-2020
PENGARUH KECEPATAN UDARA DAN JUMLAH COOLING PAD
BERBAHAN MARLON TERHADAP KONDISI UDARA
YANG DIHASILKAN AIR COOLER
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin
Diajukan oleh :
BENI INAWAN
NIM : 165214048
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE EFFECT OF AIR VELOCITY AND NUMBER OF COOLING PAD
MADE FROM MARLON TOWARDS AIR CONDITION
THAT PRODUCED BY AIR COOLER
ii
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By :
BENI INAWAN
Student Number : 165214048
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRAK
vii
Pada zaman sekarang ini kenyamanan menjadi suatu yang diutamakan dalam
hidup. Kenyamanan di dalam beraktivitas didapatkan dengan tersedianya lingkungan
yang bersih, sejuk, dan bebas polusi. Tujuan dari penelitian ini adalah (a) merancang
dan merakit mesin air cooler dengan cooling pad yang terbuat dari marlon, (b)
mengetahui pengaruh kecepatan udara dan jumlah cooling pad terhadap kondisi udara
yang dihasilkan pada air cooler, mengetahui pengaruh kecepatan udara dan jumlah
cooling pad yang terbuat dari marlon terhadap jumlah kandungan uap air, mengetahui
pengaruh kecepatan udara dan jumlah cooling pad yang terbuat dari marlon terhadap
besarnya kalor yang dilepas udara untuk menguapkan air, mengetahui pengaruh
kecepatan udara dan jumlah cooling pad yang terbuat dari marlon terhadap efektivitas
air cooler.
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Perpindahan Kalor Teknik Mesin,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Mesin penyejuk udara yang dirancang
menggunakan energi listrik. Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 120cm x 56cm x
73cm. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan udara dan jumlah
cooling pad yang dipergunakan di dalam air cooler : (1) kecepatan udara 2,5 m/s
dengan empat cooling pad dan enam cooling pad (2) kecepatan udara 2,6 m/s dengan
empat cooling pad dan enam cooling pad (3) kecepatan udara 2,7 m/s dengan empat
cooling pad dan enam cooling pad.
Dari penelitian ini menunjukan bahwa: (a) air cooler dengan
mempergunakan evaporative cooling yang dilengkapi dengan cooling pad yang
terbuat dari bahan marlon berhasil dirakit dan mesin bekerja sesuai dengan
fungsinya, (b) semakin besar kecepatan udara maka semakin tinggi suhu udara yang
dihasilkan air cooler, Kondisi udara terendah 4 cooling pad dengan kecepatan 2,5
m/s adalah : TdbB : 26,2°C, Twb : 24°C, RHB : 81%, ∆w : 0,0016 kgair/kgudara, Qout :
2,0151 kJ/s dan efektivitas : 0,68. Kondisi udara terendah 4 cooling pad dengan
kecepatan 2,6 m/s adalah : TdbB : 26,6°C, Twb : 24°C, RHB : 79%, ∆w : 0,0015
kgair/kgudara, Qout : 1,7248 kJ/s dan efektivitas : 0,62. Kondisi udara terendah 4
cooling pad dengan kecepatan 2,7 m/s adalah : TdbB sebesar : 26,9°C, Twb : 24°C,
RHB : 77%, ∆w : 0,0014 kgair/kgudara, Qout : 1,4511 kJ/s dan efektivitas : 0,57.
Kondisi udara terendah 6 cooling pad dengan kecepatan 2,5 m/s adalah : TdbB :
25,1°C, Twb : 24°C, RHB : 88%, ∆w : 0,0020 kgair/kgudara, Qout : 2,6868 kJ/s dan
efektivitas : 0,84. Kondisi udara terendah 6 cooling pad dengan kecepatan 2,6 m/s
adalah : TdbB : 25,3°C, Twb : 24°C, RHB : 86%, ∆w : 0,0019 kgair/kgudara, Qout : 2,3716
kJ/s dan efektivitas : 0,81. Kondisi udara terendah 6 cooling pad dengan kecepatan
2,7 m/s adalah : TdbB : 25,5°C, (Twb) : 24°C, RHB : 84%, (∆w) : 0,0018 kgair/kgudara,
Qout : 2,0730 kJ/s dan efektivitas : 0,78.
Kata kunci : air cooler, evaporative cooling,cooling pad.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
In this era, comfort has now become a priority in life. Comfort in activities
can be obtained through a clean, fresh, and unpolluted environment. The purpose
of this study is (a) to design and assemble an air cooling machine aided with cooling
pads made out of marlon, (b) to determine the effects of air velocity and the amount
of cooling pads on the condition of air produced by the air cooler, (c) to determine
the effects of air velocity and the amount of marlon cooling pads on the water
vapour content, (d) to determine the effects of air velocity and the amount of marlon
cooling pads on the amount of heat released by air to absorb water, (e) to determine
the effects of air velocity and the amount of marlon cooling pads on the air cooler
effectiveness.
This research was conducted at the Mechanical Engineering Heat Transfer
Laboratory of Sanata Dharma University, Yogyakarta. The air cooling machine is
designed to use electrical energy. The dimensions of the machine are p x l x t:
120cm x 56cm x 73cm. This research was done by alternating the number of cooling
pads used in the air cooler: (1) 2.5 m/s air velocity with four and six cooling pads,
(2) 2.6 m/s air velocity with four and six cooling pads, (3) 2.7 m/s air velocity with
four and six cooling pads.
This research shows that: (a) the evaporative cooling air cooler aided with
marlon cooling pads was successfully assembled and works in accordance to its
function, (b) the greater the air velocity, the higher the air temperature produced by
the air cooler, the lowest air conditions of 4 cooling pads with the speed of 2.5 m/s
are : TdbB : 26.2°C, Twb : 24°C, RHB : 81%, ∆w : 0.0016 kgair/kgudara, Qout : 2.0151
kJ/s, and effectiveness : 0.68. The lowest air conditions of 4 cooling pads with the
speed of 2.6 m/s are : TdbB : 26.6°C, Twb : 24°C, RHB : 79%, ∆w : 0.0015 kgair/kgudara,
Qout : 1.7248 kJ/s, and effectiveness : 0.62. The lowest air conditions of 4 cooling
pads with the speed of 2.7 m/s are : TdbB: 26.9°C, Twb : 24°C, RHB: 77%, ∆w :
0.0014 kgair/kgudara, Qout : 1.4511 kJ/s, and effectiveness: 0.57. The lowest air
conditions of 6 cooling pads with the speed of 2.5 m/s are: TdbB : 25.1°C, Twb : 24°C,
RHB : 88%, ∆w : 0.0020 kgair/kgudara, Qout : 2.6868 kJ/s, and effectiveness : 0.84.
The lowest air conditions of 6 cooling pads with the speed of 2.6 m/s are : TdbB:
25.3°C, Twb : 24°C, RHB : 86%, ∆w : 0.0019 kgair/kgudara, Qout : 2,3716 kJ/s, and
effectiveness: 0.81. The lowest air conditions of 6 cooling pads with the speed of
2.7 m/s are: TdbB : 25.5°C, Twb : 24°C, RHB : 84%, ∆w: 0.0018 kgair/kgudara, Qout :
2,0730 kJ/s, and effectiveness : 0.78.
Keywords: air cooler, evaporative cooling, cooling pad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITTLE PAGE .................................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIKAN TUGAS AKHIR ................................. v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI................................. vi
ABSTRAK ......................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi
BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 3
1.3 Tujuan Penelitian................................................................................... 3
1.4 Batasan Pembuatan Alat........................................................................ 3
1.5 Manfaat Penelitian................................................................................. 4
1.6 Luaran Penelitian................................................................................... 4
BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ........................................ 5
2.1 Dasar Teori ............................................................................................ 5
2.1.1 Air Cooler ......................................................................................... 5
2.1.2 Evaporative Cooling ....................................................................... 10
2.1.3 Kondisi Udara ................................................................................. 14
2.1.4 Psychrometric Chart ...................................................................... 17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1.5 Perhitungan pada Psychrometric Chart.......................................... 21
2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 24
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 26
3.1 Objek Penelitian .................................................................................. 26
3.2 Alur Penelitian..................................................................................... 26
3.3 Variasi Penelitian ................................................................................ 28
3.4 Metode Penelitian ................................................................................ 28
3.5 Alat dan Bahan yang digunakan.......................................................... 28
3.5.1 Alat ukur yang digunakan .............................................................. 28
3.5.2 Spesifikasi Komponen-Komponen Air Cooler .............................. 30
3.6 Proses Pembuatan Mesin Air Cooler .................................................. 34
3.7 Cara Pengambilan Data ....................................................................... 35
3.8 Cara Memperoleh Data ....................................................................... 36
BAB IV HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .......... 37
4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 37
4.2 Psychrometric chart ............................................................................ 39
4.3 Pembahasan ......................................................................................... 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 62
5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 62
5.2 Saran .................................................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 64
LAMPIRAN ........................................................................................................... 65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Direct Evaporative Cooling ......................................................... 6
Gambar 2.2 Indirect Evaporative Cooling ...................................................... 7
Gambar 2.3 Casing Air Cooler ........................................................................ 7
Gambar 2.4 Kipas ............................................................................................ 8
Gambar 2.5 Pompa Submersible ..................................................................... 8
Gambar 2.6 Cooling Pad ................................................................................. 9
Gambar 2.7 Penampung Air Bagian Atas ....................................................... 9
Gambar 2.8 Penampung Air Bagian Bawah .................................................... 9
Gambar 2.9 Proses Evaporative Cooling ...................................................... 11
Gambar 2.10 Proses Evaporative Cooling pada Psychromatric Chart ............ 14
Gambar 2.11 Rangka Diagram Psychrometric Chart ..................................... 19
Gambar 2.12 Delapan Proses-Proses Termodinamika Dasar .......................... 19
Gambar 3.1 Skematik Air Cooler .................................................................. 26
Gambar 3.2 Alur Penelitian Mesin Air Cooler .............................................. 27
Gambar 3.3 Termokopel dan APPA .............................................................. 29
Gambar 3.4 Higrometer ................................................................................. 29
Gambar 3.5 Anemometer .............................................................................. 30
Gambar 3.6 Kipas .......................................................................................... 31
Gambar 3.7 Cooling Pad ............................................................................... 32
Gambar 3.8 Pompa Submersible ................................................................... 33
Gambar 3.9 Bak Penampung Bawah ............................................................. 33
Gambar 3.10 Bak Penampung Atas ................................................................. 34
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4.1 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan
Udara 2,5 m/s dengan 4 Cooling Pad ........................................ 42
Gambar 4.2 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan
Udara 2,6 m/s dengan 4 Cooling Pad ........................................ 42
Gambar 4.3 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan
Udara 2,7 m/s dengan 4 Cooling Pad ........................................ 43
Gambar 4.4 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan
Udara 2,5 m/s dengan 6 Cooling Pad ........................................ 43
Gambar 4.5 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan
Udara 2,6 m/s dengan 6 Cooling Pad ........................................ 44
Gambar 4.6 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan
Udara 2,7 m/s dengan 6 Cooling Pad ........................................ 44
Gambar 4.7 Suhu udara bola kering yang dihasilkan Air Cooler untuk
berbagai macam kecepatan udara dengan 4 Cooling Pad ......... 54
Gambar 4.8 Suhu udara bola kering yang dihasilkan Air Cooler untuk
berbagai macam kecepatan udara dengan 6 Cooling Pad ......... 55
Gambar 4.9 Pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w)
untuk 4 Cooling Pad dengan berbagai kecepatan udara ............ 56
Gambar 4.10 Pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w)
untuk 6 Cooling Pad dengan berbagai kecepatan udara ............ 57
Gambar 4.11 Energi kalor yang dilepas udara (Qout) untuk berbagai
macam kecepatan udara dengan 4 Cooling Pad ........................ 58
Gambar 4.12 Energi kalor yang dilepas udara (Qout) untuk berbagai
macam kecepatan udara dengan 6 Cooling Pad ........................ 59
Gambar 4.13 Efektivitas pendinginan Cooling Pad untuk berbagai
macam kecepatan udara dengan 6 Cooling Pad ........................ 60
Gambar 4.14 Efektivitas pendinginan Cooling Pad untuk berbagai
macam kecepatan udara dengan 6 Cooling Pad ........................ 61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Penelitian 4 Cooling Pad dan 6 Cooling Pad ........................ 36
Tabel 3.2 Data Penelitian 4 Cooling Pad dan 6 Cooling Pad ........................ 36
Tabel 3.3 Data Penelitian 4 Cooling Pad dan 6 Cooling Pad ........................ 36
Tabel 4.1 Data Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan Kecepatan
Udara 2,5 m/s.................................................................................. 37
Tabel 4.2 Data Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan Kecepatan
Udara 2,6 m/s.................................................................................. 38
Tabel 4.3 Data Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan Kecepatan
Udara 2,7 m/s.................................................................................. 38
Tabel 4.4 Data Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan Kecepatan
Udara 2,5 m/s.................................................................................. 38
Tabel 4.5 Data Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan Kecepatan
Udara 2,6 m/s.................................................................................. 39
Tabel 4.6 Data Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan Kecepatan
Udara 2,7 m/s.................................................................................. 39
Tabel 4.7 Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan kecepatan udara
2,5 m/s ............................................................................................ 40
Tabel 4.8 Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan kecepatan udara
2,6 m/s ............................................................................................ 40
Tabel 4.9 Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan kecepatan udara
2,7 m/s ............................................................................................ 40
Tabel 4.10 Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan kecepatan udara
2,5 m/s ............................................................................................ 41
Tabel 4.11 Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan kecepatan udara
2,6 m/s ............................................................................................ 41
Tabel 4.12 Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan kecepatan udara
2,7 m/s ............................................................................................ 41
Tabel 4.13 Data Hasil perhitungan ∆w ............................................................. 46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Tabel 4.14 Data Hasil perhitungan Qudara dan ṁudara ........................................ 48
Tabel 4.15 Data Hasil perhitungan Qout ............................................................ 50
Tabel 4.16 Data Hasil perhitungan Efektivitas (Є) .......................................... 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kondisi udara yang kurang bersih membuat pengaruh terhadap kehidupan
manusia dan sekarang ini kenyamanan menjadi suatu yang diinginkan setiap orang.
Kenyamanan beraktivitas tentunya dalam lingkungan sekitar yang bersih, sejuk,
dan bebas dari polusi. Berbagai macam upaya telah dilakukan untuk mengurangi
udara panas, yaitu dengan menggunakan air conditioner (AC) dan air cooler.
Air conditioner suatu rangkaian komponen yang memiliki fungsi sebagai
pendingin udara yang bekerja dengan siklus kompresi uap. Siklus kompresi uap
ketika digunakan membuat udara menjadi kering. Udara kering ini berdampak pada
kulit menjadi kering, konsumsi listrik AC relatif besar, harga AC lebih mahal
dibandingkan dengan air cooler, AC ruangan tidak dapat dipindah-pindahkan, dan
perawatannya sulit dilakukan sendiri. Penggunaan AC ruangan membuat kebutuhan
oksigen di dalam ruangan kurang, karena tidak ada ventilasi udara. Beberapa orang
sekarang beralih mempergunakan air cooler dari pada AC karena lebih hemat
listrik, udaranya tidak kering, lebih banyak oksigen dalam ruangan, mudah
dipindah-pindahkan dan ramah lingkungan.
Prinsip kerja air cooler tidak sama dengan AC. Pada air cooler sistem
pengkondisian udara dilakukan dengan sistem evaporative cooling. Air cooler lebih
ramah lingkungan karena mempergunakan fluida kerja air, tidak seperti AC yang
mempergunakan freon yang berpotensi merusak lapisan ozon. Perawatan air cooler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
mudah. Daya listrik yang diperlukan kecil karena hanya dipergunakan untuk
menggerakkan kipas angin dan pompa. Mudah dipindah-pindahkan karena tidak
dipasang melekat pada dinding seperti halnya AC, tetapi kekurangannya adalah
tidak praktis karena seringkali harus mengisi air yang dipergunakan sebagai fluida
kerjanya, suara yang ditimbulkan juga lebih berisik, penurunan suhu yang
dihasilkan tidak sebesar yang dihasilkan AC.
Sayangnya komponen-komponen air cooler tidak dijual bebas seperti hal nya
komponen-koponen AC. Masyarakat yang ingin membuat air cooler secara mandiri
akan kesulitan dan penulis tertarik untuk melakukan penelitian lebih lanjut tentang
air cooler dikarenakan efektivitas dari air cooler masih memungkinkan untuk
ditingkatkan karena air cooler yang ada di pasaran hanya menggunakan 1 cooling
pad. Penulis ingin merancang dan membuat cooling pad dengan jumlah yang lebih
banyak dari air cooler yang ada di pasaran agar proses evaporative cooling yang
terjadi lebih maksimal sehingga temperatur yang dihasilkan semakin rendah dan
nilai efektivitasnya mendekati nilai maksimal yang dapat dihasilkan air cooler. Jika
dipasaran bahan dari cooling pad yang digunakan adalah fiber maka disini penulis
ingin membuat cooling pad dengan menggunakan bahan yang berbeda yaitu
cooling pad dengan bahan marlon. Marlon dipilih menjadi bahan dalam membuat
cooling pad karena marlon dapat mengalirkan air di cooling pad sehingga
diharapkan proses penguapan lebih maksimal dan mendapat penurunan temperatur
yang lebih rendah daripada air cooler yang ada di pasaran.
Berdasarkan latar belakang tersebut, penulis menjadi tertarik untuk
melakukan penelitian tentang mesin penyejuk udara air cooler. Dengan harapan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
dapat diperolehnya model air cooler yang dapat dibuat sendiri dan dapat dijadikan
contoh bagi masyarakat yang ingin membuatnya.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah :
a. Bagaimanakah merancang dan merakit mesin air cooler dengan cooling pad
yang berbahan marlon?
b. Bagaimanakah pengaruh kecepatan udara dan jumlah cooling pad yang
berbahan marlon terhadap (1) kondisi udara yang dihasilkan pada air cooler
(TdbB dan RHB)? (2) jumlah pertambahan kandungan uap air di udara (∆w)?
(3) kalor yang dilepaskan udara untuk menguapkan air (Qout)? (4) efektivitas
pendinginan air cooler (є)?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
a. Merancang dan merakit mesin air cooler dengan cooling pad yang berbahan
marlon.
b. Mengetahui pengaruh kecepatan udara dan jumlah cooling pad yang berbahan
marlon terhadap (1) kondisi udara yang dihasilkan pada air cooler (TdbB dan
RHB) (2) jumlah pertambahan kandungan uap di udara (∆w) (3) kalor yang
dilepaskan udara untuk menguapkan air (Qout) (4) efektivitas pendinginan dari
air cooler (є).
1.4 Batasan Pembuatan Alat
Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan mesin air cooler,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
meliputi:
a. Mesin air cooler yang dirancang dan dibuat memiliki ukuran p x l x t : 120
cm x 56 cm x 73 cm.
b. Bahan cooling pad nya menggunakan bahan marlon.
c. Air cooler bekerja dengan system evaporative cooling
d. Menggunakan kipas dengan daya 100 watt, jumlah sudu : 3 buah, diameter
kipas 50,8 cm, dan diameter sudu : 25 cm
e. Debit aliran air yang dipergunakan sebesar 3000 liter/jam
f. Jumlah cooling pad maksimal : 6 buah
g. Menggunakan pompa jenis submersible dengan daya 60 watt, kapasitas
pompa 0,349 liter/detik, dan head maximum : 3m
h. Jarak antar cooling pad 7 cm.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu :
a. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi bagi orang lain yang ingin
melakukan penelitian sejenis.
b. Hasil penelitian dapat ditempatkan di perpustakaan atau dapat dipublikasikan
pada khalayak umum.
c. Dihasilkannya model air cooler.
1.6 Luaran Penelitian
Luaran penelitian dari penelitian ini yaitu dihasilkannya teknologi tepat guna,
berupa air cooler dengan cooling pad yang terbuat dari bahan marlon, dengan daya
total listrik 160 watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Air Cooler
Air cooler merupakan sebuah mesin penyejuk udara yang menggunakan
prinsip evaporative cooling. Pendinginan evaporative atau secara teknik disebut
dengan pendinginan adiabatik adalah suatu proses pengkondisian udara yang
dilakukan dengan membiarkan kontak langsung antara udara dengan uap air
sehingga terjadi perubahan dari kalor sensibel menjadi kalor laten. Pada daerah
yang beriklim panas dan kering seperti Amerika Serikat dan beberapa negara lain,
penggunaan air cooler dapat dilihat pada sebagian atau seluruh bangunan yang ada
pada daerah tersebut karena air cooler dapat mereduksi seperempat dari
penggunaan energi refrigeran air conditioner. (Althouse, Bracciano, and Turnquist,
2005).
2.1.1.1 Tipe Desain Air Cooler
1. Direct evaporative cooling
Direct evaporative cooling merupakan suatu cara yang digunakan untuk
mendinginkan udara dengan sangat sederhana. Sebuah unit pendingin menguapkan
uap air secara mekanik dengan menggunakan kipas angin untuk menarik udara
melalui membran yang dibasahi, atau cooling pad, yang menyediakan permukaan
yang luas untuk penguapan air ke udara. Air dialirkan di bagian atas cooling pad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
sehingga dapat menetes ke dalam cooling pad dan terus menjaga cooling pad dalam
keadaan basah. Setiap kelebihan air yang menetes keluar dari bagian bawah
membran dikumpulkan dalam bak penampungan air kemudian diedarkan kembali
ke atas dengan pompa. Prinsip kerja evaporative cooling dapat dilihat pada Gambar
2.1. Udara dari luar (outdoor air) dialirkan secara paksa menggunakan supply fan
melalui cooling pad yang dijaga tetap basah dengan cara mengalirkan air dari
bagian atas cooling pad sehingga sebagian panas sensibel dari udara dipindahkan
ke air dan menjadi panas laten yang menyebabkan suhu udara menjadi dingin
(Karpiscak, 1994, p.3).
Gambar 2.1 Direct Evaporative Cooling
(Sumber: https://ouc.bizenergyadvisor.com)
2. Indirect evaporative cooling
Indirect evaporative cooling merupakan proses mendinginkan tanpa
meningkatkan kelembapan spesifik (w). Sistem indirect, lebih mahal dan
mengkonsumsi energi yang lebih banyak jika dibandingkan dengan menggunakan
sistem direct evaporative cooler. Prinsip kerja dari sistem ini ditunjukkan pada
Gambar 2.2. Supplay fan mengalirkan udara luar hingga bersentuhan dengan satu
sisi permukaan heat exchanger yang dingin, yang didalamnya mengalir udara
(secondary air) yang suhunya relatif rendah. Setelah terjadi perpindahan kalor
antara udara yang mengalir di luar heat exchanger dengan udara yang berada di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
dalam melalui heat exchanger, udara yang di dalam suhunya menjadi naik dan pada
saat bersamaan pada sisi lain heat exchanger bersentuhan dengan cooling pad
sehingga terjadi proses direct evaporative cooling. (Karpiscak, 1994, p.3)
Gambar 2.2 Indirect Evaporative Cooling
(Sumber: https://ouc.bizenergyadvisor.com)
2.1.1.2 Bagian-bagian Air Cooler
Air cooler terdiri dari beberapa bagian antara lain:
a. Casing
Komponen ini merupakan penutup air cooler agar air cooler enak dilihat, dan
aliran udara dapat mengalir sesuai dengan arah yang ditentukan.
Gambar 2.3 Casing Air Cooler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
b. Kipas
Kipas merupakan alat untuk mengalirkan udara dari luar untuk masuk
melewati saluran masuk cooling pad serta keluar melalui saluran output.
Gambar 2.4 Kipas
(Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Kipas)
c. Pompa air
Pompa air berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bawah ke atas menuju
bagian atas cooling pad. Untuk pompa yang digunakan penelitian ini menggunakan
pompa submersible.
Gambar 2.5 Pompa Submersible
Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Pompa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d. Cooling Pad
Coooling pad berbahan Marlon merupakan bagian yang berfungsi sebagai
media pendingin yang dialiri air secara terus menerus.
Gambar 2.6 Cooling Pad
e. Penampung air
Penampung air berfungsi untuk menampung air yang akan disirkulasikan
dalam sistem.
Gambar 2.7 Penampung Air Bagian Atas
Gambar 2.8 Penampung Air Bagian Bawah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
2.1.2 Evaporative Cooling
Evaporative cooling adalah suatu proses pengkondisian udara yang dilakukan
dengan membiarkan kontak langsung antara udara dengan uap air sehingga terjadi
perubahan dari kalor sensibel menjadi kalor laten. Evaporative cooling bekerja
berdasarkan prinsip penyerapan kalor dengan penguapan uap air. Evaporative
cooling menghasilkan pendinginan yang efektif dengan menggabungkan proses
penguapan air proses alami, dengan sistem penggerak udara sederhana yang handal.
Udara luar yang segar disaring melalui media penguapan jenuh, didinginkan dengan
penguapan, dan diedarkan oleh kipas.
Evaporative cooling adalah salah satu alat rumah tangga yang telah lama
dikenal dan pertama kali digunakan, bahkan lebih tua dari pada AC. Evaporative
cooling ini disebut pendingin gurun (dessert cooler) di Timur Tengah, dan juga
disebut pendingin rawa (swamp cooler) di Amerika Serikat. Bingkai evaporative
cooling sangat sederhana. Air dari bagian bawah unit (penampung air) dipompa ke
atas dan dibiarkan mengalir deras melalui cooling pad. Kemudian, kipas yang kuat
menarik udara melalui cooling pad, memaksa air menguap yang menurunkan suhu
sekitar. Udara yang lebih dingin kemudian ditiupkan oleh unit pada kecepatan
tinggi menuju ke ruangan yang hendak didinginkan.
Evaporative cooling sangat ideal untuk area terbuka yang lebih besar.
Mendinginkan daerah yang luas seperti gudang, stadion olah raga, rumah kaca, area
pertokoan, area perakitan. Sistem evaporative cooling menawarkan alternatif biaya
rendah untuk pengkondisian udara yaitu mudah dipasang, tidak hanya memberikan
pendinginan, tapi juga memberikan ventilasi yang baik. Dengan menggunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
sumber air internal atau eksternal untuk memberikan pendinginan. Banyak
keuntungan yang bisa didapat dengan menggunakan evaporative cooling ini
diantaranya yaitu biaya instalasi dan perawatannya rendah, ramah lingkungan, dan
bisa digunakan dalam aplikasi didalam ruangan maupun diluar ruangan.
Gambar 2.9 Proses Evaporative Cooling
(Sumber : https://www.jmatek.co.id/artikel/air-cooler)
Proses evaporative cooling ini juga sering disebut dengan proses pendinginan
adiabatik yaitu suatu proses pengkondisian udara yang dilakukan dengan
membiarkan kontak langsung antara udara dengan air, sehingga terjadi perpindahan
kalor dan perpindahan massa antara keduanya.
Temperatur bola kering udara akan menurun dalam proses ini, dan kalor
sensibel yang dilepaskan digunakan untuk menguapkan sebagian butiran air.
Apabila selang waktu kontak air dan udara mencukupi, maka udara akan mencapai
kondisi saturasi. Ketika kondisi equilibrium tercapai, temperatur air menurun
hingga sama dengan temperatur bola basah udara. Secara umum akan diperoleh
bahwa temperatur bola basah udara sebelum dan sesudah proses adalah sama karena
proses semacam ini terjadi di sepanjang garis olah basah (wB) yang konstan.
Berikut ini adalah fakta yang terjadi dalam proses pendinginan udara dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
cara saturasi adiabatik :
a. Hanya terjadi perpindahan kalor internal, jumlah kalor sensibel yang
dilepaskan adalah sama dengan jumlah kalor laten yang diterima, dan jumlah
kalor total dari udara yang melalui pendinginan adalah konstan.
b. Temperatur bola basah adalah konstan, temperatur bola kering turun, dan
temperatur dew point naik.
c. Titik-titik air pada pad basah pada air cooler akan dengan sendirinya
menyesuaikan pada temperatur bola basah. Apabila titik-titik air yang masuk
pada pendinginan memiliki temperatur lebih rendah daripada temperatur bola
basah, maka mula-mula temperatur titik-titik air tersebut akan naik hingga
mencapai temperatur bola basah kemudian baru menguap. Apabila titik-titik
air yang masik pada pendingin memiliki temperatur lebih tinggi daripada
temperatur bola basah, maka temperatur titik-titik air itu akan turun hingga
mencapai temperatur bola basah oleh karena terjadinya penguapan.
Temperatur air yang akan masuk ke pendingin hanya memiliki pengaruh yang
sangat kecil terhadap efisiensi pendinginan oleh karena kalor untuk pendingin
1 kg air hingga mencapai temperatur bola basah biasanya kurang dari 23,29
kJ, sedangkan kalor yang akan diserapnya ketika menguap adalah sebesar
1118,3 kJ.
d. Kuantitas pendinginan udara yang dihasilkan adalah berbanding secara lurus
terhadap jumlah air yang menguap.
e. Apabila kondisi udara jenuh tercapai, maka temperatur bola kering dari udara
yang keluar dari pendingin adalah sama dengan temperatur bola basah dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
sama dengan temperatur dew-point. Namun bagaimanapun juga, kondisi
udara 100% jenuh jarang sekali dapat dicapai, dan udara yang meninggalkan
pendingin walaupun memiliki batas temperatur bola basah sebagai batas
paling rendah, namun sesungguhnya tidak benar-benar mampu mencapai
temperatur itu.
Syarat agar proses evaporative cooling dapat berlangsung dengan baik adalah
kondisi lingkungan yang panas dan kering, yaitu lingkungan yang memiliki suhu
tinggi dan temperatur bola basah yang relatif rendah. Dibandingkan dengan
pendinginan sistem refrigerasi, evaporative cooling jauh lebih murah. Biaya awal
yang dikeluarkan untuk membuat sebuah sistem pendinginan refrigerasi untuk
ukuran yang sama, dan energi listrik yang dibutuhkan untuk pengoperasian alat
evaporative cooling pada umumnya kurang dari satu per lima kali dari energi yang
dibutuhkan untuk alat pendingin refrigerasi. Hal inilah yang membuat alat
evaporative cooling menjadi pilihan yang disukai di daerah dengan kondisi udara
lingkungan yang menjanjikan. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada Gambar 2.9
tentang proses evaporative cooling.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.10 Proses Evaporative Cooling Pada Psychrometric Chart
Keterangan Gambar 2.10 :
A : udara masuk ke air cooler (oC)
B : udara keluar dari air cooler(oC)
C : perpotongan titik A dan B
D : suhu maksimum yang dapat dicapai air cooler (oC)
HA : entalpi udara di titik A, (kJ/kgudara)
HC : entalpi udara di titik C, (kJ/kgudara)
SV : volume spesifik di titik A (m3/kg)
wA : kelembapan spesifik udara masuk di titik A (kgair/kgudara)
wB : kelembapan spesifik udara keluar di titik B (kgair/kgudara)
wD : kelembapan spesifik maksimal yang dapat dicapai air cooler (kgair/kgudara)
2.1.3 Kondisi Udara
Kondisi udara dapat dinyatakan parameter-parameter (a) temperatur bola
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
kering, (b) temperatur bola basah, (c) kelembapan spesifik, (d) kelembapan relatif,
(e) dew-point Temperature, (f) volume spesifik, (g) entalpi udara.
a. Temperatur bola kering (Dry Bulb temperature) (Tdb)
Temperatur bola kering yaitu skala temperatur yang ditunjukkan oleh
thermometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk
temperatur ini biasanya dalam celcius atau fahrenheit. Termometer menggunakan
prinsip dasar pemuaian zat cair (alkohol atau air raksa) yang terdapat di dalam
termometer. Jika kita ingin mengukur temperatur udara dengan termometer biasa
maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb (kantong zat cair yang terdapat
di ujung termometer). Karena mendapatkan kalor maka zat cair yang ada di dalam
termometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan
ketinggian cairan ini yang dikonversikan dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit,
dll).
b. Temperatur bola basah (Wet Bulb temperature) (Twb)
Temperatur bola basah yaitu dimana temperatur ini diukur dengan
menggunakan termometer yang bulbnya dilapisi dengan kain yang telah basah
kemudian dialiri udara yang ingin diukur temperaturnya. Perpindahan kalor terjadi
dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk
menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk
memuaikan cairan yang ada dalam termometer.
c. Kelembapan Spesifik (specific humidity) (w)
Kelembapan spesifik (w) didefinisikan sebagai massa uap air tiap satuan
massa udara kering dalam campuran tertentu pada temperatur bola kering (Tdb)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
tertentu saat menyatakan kandungan uap air sebenarnya dalam udara. Untuk
mengetahui besar kelembapan spesifik (w) dapat ditentukan dengan melihat
psychrometric chart dinyatakan dengan skala vertikal yang terletak pada batas
kanan dari diagram.
d. Kelembapan Relatif (relatife humidity) (RH)
Kelembapan relatif adalah perbandingan antara banyak uap air yang terdapat
di udara dengan banyak uap air maksimum yang dapat dikandung oleh udara pada
temperatur dan tekanan yang sama. Kelembapan relatif merupakan ukuran derajat
kejenuhan udara pada temperatur bola kering (TdB) tertentu. Besaran ini menyatakan
prosentase kejenuhan udara. RH = 100% berarti udara dalam keadaan jenuh dan
RH = 0% berarti udara dalam keadaan kering sempurna. RH didefinisikan sebagai
rasio antara tekanan parsial aktual uap air dengan tekanan parsial saturasi uap air
pada temperatur bola kering tertentu. Untuk mengetahui nilai RH dapat dilihat pada
psychrometric chart.
e. Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah titik embun uap air yang ada di udara yang
artinya suhu dimana uap air yang ada di udara mulai mengembun dan menimbulkan
titik-titik air. Sehingga jika udara didinginkan, maka kemampuan udara untuk
mempertahankan uap air yang dikandungnya akan menurun. Pada penurunan
temperatur yang lebih lanjut akan menyebabkan kondensasi atau terjadinya embun.
Hal ini berarti udara harus didinginkan mencapai temperatur dew-point untuk
mengurangi kandungan uap air yang ada didalamnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
f. Volume Spesifik (SV)
Untuk menghitung volume spesifik campuran udara-uap air, digunakan
persamaan gas ideal. Volume spesifik adalah volume udara campuran dengan
satuan meter-kubik per kilogram udara kering. Dapat juga dikatakan sebagai meter
kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering, karena
volume yang diisi oleh masing-masing substansi sama. Volume spesifik (SV) dapat
dicari nilainya dengan melihat psychrometric chart.
g. Entalpi Udara (H)
Entalpi campuran udara kering dan uap air adalah jumlah dari entalpi udara
kering dan entalpi uap air. Harga entalpi selalu didasarkan pada bidang data (datum
plane), dan harga entalpi nol untuk udara kering dipilih pada 0oC. Harga entalpi nol
untuk uap air berada pada air jenuh bersuhu 0oC. Nilai entalpi dapat dicari dengan,
melihat psychrometric chart.
2.1.4 Psychrometric Chart
Psychrometric adalah bidang yang mempelajari tentang bagaimana
menentukan sifat-sifat fisis dan termodinamika suatu gas yang didalamnya terdapat
campuran antara gas-uap. Sebagai contoh adalah menentukan sifat-sifat dari
campuran udara dan uap air. Adapun sifat-sifat tersebut antara lain: dry bulb
temperature, wet bulb temperature, dew point, relative humidity, humidity ratio,
enthalpy, volume spesific. Menyajikan Gambar 2.11 tentang kondisi dan sifat-sifat
udara pada psychrometric chart.
Temperatur bola kering (Tdb) ditunjukkan oleh garis-garis vertikal yang
ditarik dari sumbu horisontal diagram. Temperatur bola kering adalah ukuran dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
panas sensibel, dan perubahan dari temperatur bola kering menyatakan perubahan
dari panas sensibel.
Temperatur bola basah (Twb) ditunjukkan oleh garis-garis yang ditarik dari
garis saturasi kemudian menurun ke arah kanan bawah sehingga membentuk
gradien negatif. Temperatur bola basah merupakan indikator dari panas total (jumlah
dari kalor sensibel dan kalor laten).
Temperature dew-point (Tdp) ditunjukkan dengan titik-titik yang ada di
sepanjang garis saturasi. Pada saat kondisi jenuh (saturasi), temperature dew-point
(Tdp) = temperatur bola basah (Twb) = temperatur bola kering (Tdb). Temperature
dew-point adalah ukuran kalor laten, dan perubahan dari temperature dew-point
menyatakan perubahan kalor laten.
Kelembapan spesifik (w) dinyatakan dengan skala vertikal yang terletak pada
batas kanan dari diagram. Kelembapan relatif (RH) dinyatakan dengan garis yang
ditarik dari sebelah kiri bawah diagram yang kemudian membelok ke arah kanan
atas dengan kelengkungan yang menyerupai garis saturasi (100% RH).
Volume spesifik (SV) adalah kebalikan dari massa jenis dan dinyatakan
dalam volume campuran udara-uap air dalam setiap satu satuan udara kering.
Volume spesifik dinyatakan dengan garis yang ditarik mulai dari sumbu Tdb
kemudian miring tajam ke arah kiri atas, membentuk gradien negatif.
Entalpi atau kandungan kalor total (h) dinyatakan dalam jumlah kalor yang
dikandung oleh setiap satuan massa udara kering. Nilai dari entalpi dapat dilihat di
sepanjang skala yang terdapat digaris saturasi pada sisi sebelah kiri dari
psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.11 Rangka Diagram Psychrometric Chart
(Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/psychrometricchart
Proses yang biasa dilakukan untuk mengkondisikan udara meliputi: (a) proses
pemanasan sensibel (sensible heating), (b) proses pendinginan sensibel (sensible
cooling), (c) proses meningkatkan kelembapan (humidifying), (d) proses penurunan
kelembapan (dehumidifying), (e) proses pemanasan dan menaikan kelembapan
(heating and humidifying), (f) pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling
and dehumidifying), (g) proses pendinginan dan penaikkan kelembapan
(evaporative cooling), (h) proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating
and dehumidifying). Gambar 2.12 menyajikan delapan proses thermodinamika
dasar yang digambarkan dalam psychrometric chart.
Gambar 2.12 Delapan Proses Termodinamika Dasar
(Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Termodinamikadasar)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Proses-proses tersebut adalah:
a. Pemanasan sensibel (OA)
Proses pemanasan sensibel adalah proses penambahan kalor sensibel ke
udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering,
temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik
embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan.
b. Pendinginan sensibel (OB)
Proses pendinginan sensibel adalah proses pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan,
terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume
spesifik, namun terjadi peningkatan kelembapan relatif. Kelembapan spesifik dan
temperatur titik embun tidak terjadi perubahan atau bernilai konstan.
c. Humidifying (OC)
Proses humidifying merupakan proses penambahan kandungan uap air ke
udara tanpa merubah temperatur bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi,
temperatur bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik.
d. Dehumidifying (OD)
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah temperatur bola kering sehingga terjadi penurunan
entalpi, temperatur bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik.
e. Heating and humidifying (OE)
Pada proses heating and humidifying udara dipanaskan disertai penambahan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
uap air. Pada proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur
bola basah, temperatur bola kering.
f. Cooling and dehumidifying (OF)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan adalah proses penurunan
kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses ini, terjadi
penurunan temperatur bola kering, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun,
dan kelembapan spesifik. Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami
peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya.
g. Evaporative cooling (OG)
Proses evaporative cooling berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan
kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola
kering, temperatur bola basah dan kelembapan spesifik. Pada proses ini, terjadi
penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan
temperatur bola basah, titik embun, kelembapan relatif dan kelembapan spesifik.
h. Heating and dehumidifying (OH)
Proses heating and dehumidifying menunjukkan kenaikkan temperatur bola
kering dan penurunan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi
penurunan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur bola basah dan kelembapan
relatif, tetapi terjadi peningkatan temperatur bola kering.
2.1.5 Perhitungan pada Psychrometric Chart
Dengan berdasarkan Gambar 2.10, dapat dilakukan perhitungan-perhitungan
(a) pertambahan kandungan uap air (b) laju aliran volume udara (c) laju aliran
massa udara (d) energi kalor sensibel yang dilepaskan udara (e) efektivitas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
pendinginan cooling pad
a. Pertambahan kandungan uap air
Pertambahan kandungan uap air pada proses evaporative cooling dapat
dihitung dengan Persamaan (2.1) :
∆w = wA – wB.......................................................................................(2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
wA : kelembapan spesifik udara masuk ke cooling pad (kgair/kgudara).
wB : kelembapan spesifik udara keluar dari cooling pad (kgair/kgudara).
Δw : pertambahan kandungan uap air pada udara (kgair/kgudara).
b. Laju aliran volume udara (Qudara)
Laju aliran volume udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.2):
Qudara = V x A .......................................................................................(2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qudara : debit aliran udara (m3/s)
V : kecepatan rerata aliran udara (m/s)
A : luas penampang (m2)
c. Laju aliran massa udara (ṁudara)
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3):
ṁudara = V x A
S𝑉 …..........................................................................................(2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara: laju aliran massa udara (kgudara/s)
V : kecepatan aliran udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
A : luas penampang (m2)
SV : Volume spesifik udara di titik A (m3/kg)
d. Energi kalor sensibel yang dilepaskan udara (Qout)
Energi kalor sensibel yang dilepaskan udara yang terjadi pada proses
evaporative cooling dapat dicari dengan Persamaan (2.4)
Qout = ṁudara x (HA – HC)................................................................................(2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
Qout : energi kalor sensibel yang dilepas udara, (kJ/s)
ṁudara : laju aliran massa udara (kgudara/s)
HA : entalpi udara di titik A (kJ/kgudara)
HC : entalpi udara di titik C (kJ/kgudara)
e. Efektivitas pendinginan cooling pad (є)
Efektivitas pendinginan cooling pad dinyatakan dengan perbandingan antara
besarnya penurunan suhu udara kering yang dicapai dengan besarnya maksimum
penurunan suhu udara yang mungkin dicapai, dinyatakan dengan Persamaan (2.5)
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA−TdbB
TdbA−Twb ...................................................................(2.5)
Є : Efektivitas pendinginan cooling pad
TdbA : suhu udara kering di titik A (oC)
TdbB : suhu udara kering di titik B (oC)
Twb : suhu udara basah (oC)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
2.2 Tinjauan Pustaka
Gerardus (2019) telah melakukan penelitian tentang air cooler yang bertujuan
(a) merancang dan merakit air cooler dengan daya listrik rendah (b) untuk
mengetahui pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap kondisi udara sekitar.
Penelitian dilakukan secara eksperimen. Hasil dari penelitian adalah (a) air cooler
dengan mempergunakan sistem evaporative cooling yang dilengkapi dengan
cooling pad berhasil dirakit dan dapat bekerja sesuai fungsinya (b) semakin tinggi
putaran kipas yang digunakan, maka semakin tinggi suhu udara kering yang
dihasilkan.
Anastasia (2016) telah melakukan penelitian tentang air cooler yang
bertujuan untuk mengetahui pengaruh kecepatan udara terhadap efisiensi dalam
beberapa kondisi air cooler. Penelitian dilakukan secara eksperimen dengan
melakukan berbagai variasi penelitian. Hasil dari penelitian adalah efisiensi terbaik
yang dihasilkan oleh variasi cooling pad sponge adalah menggunakan balok es
yaitu sebesar 97,37%.
Yohanes (2016) telah melakukan penelitian tentang air cooler yang bertujuan
untuk mengetahui pengaruh kondisi udara terhadap efisiensi air cooler. Penelitian
dilakukan secara eksperimen dengan melakukan berbagai variasi penelitian.
Penelitian memberikan efisiensi terbaik pada air cooler yang menggunakan air
ditambah dengan 2 liter balok es, dengan bahan cooling pad dari serabut kelapa.
Raymundus (2015) telah melakukan penelitian tentang air cooler yang
bertujuan (a) merancang dan merakit air cooler dengan tiga kecepatan udara (b)
untuk mengetahui pengaruh variasi cooling pad terhadap efisiensi air cooler.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Penelitian dilakukan secara eksperimen. Hasil dari penelitian adalah (a) air cooler
dibuat dengan baik, sehingga dapat bersaing dengan air cooler yang ada di pasaran
(b) hasil efisiensi terbaik dari semua penelitian air cooler adalah menggunakan
cooling pad honey comb dengan cooling pad sponge dan cairan pendingin air es
sebesar 70,20 %.
Ekadewi, Fandi, Selrianus (2007) telah melakukan penelitian air cooler yang
bertujuan (a) untuk mengetahui pengaruh kecepatan aliran udara terhadap
efektivitas air cooler (b) untuk mengetahui pengaruh temperatur bola kering udara
masuk terhadap efektivitas air cooler. Penelitian dilakukan secara eksperimen.
Hasil dari penelitian adalah (a) aliran udara dengan kecepatan rendah menghasilkan
efektivitas lebih tinggi (b) semakin tinggi temperatur bola kering dan semakin
rendah RH udara masuk maka, semakin tinggi efektivitas evaporative cooler.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Pada penelitian ini, objek yang diteliti adalah mesin penyejuk udara (air
cooler) dengan daya listrik rendah. Alat yang digunakan ini memiliki daya total 160
watt dan ukuran panjang 120 cm, lebar 56 cm, tinggi 73 cm. Gambar 3.1 menyajikan
skematik air cooler.
Gambar 3.1 Skematik Air Cooler
3.2 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin penyejuk udara (air cooler) yang dilakukan disajikan
dalam Gambar 3.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
3.3 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan udara dan jumlah
cooling pad yang dipergunakan di dalam air cooler :
1. Kecepatan udara 2,5 m/s dengan empat cooling pad dan enam cooling pad
2. Kecepatan udara 2,6 m/s dengan empat cooling pad dan enam cooling pad
3. Kecepatan udara 2,7 m/s dengan empat cooling pad dan enam cooling pad
3.4 Metode Penelitian
Metode penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Perpindahan
Kalor, Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
3.5 Alat dan Bahan yang digunakan
Pembuatan mesin air cooler yang sederhana ini diperlukan beberapa alat dan
bahan.
3.5.1 Alat ukur yang digunakan
Dalam pengambilan data pada penelitian ini, diperlukan alat ukur yang
digunakan untuk pengambilan data sebagai berikut :
a. Termokopel dan APPA
Termokopel dan APPA berfungsi untuk mengukur suhu udara sekitar dan
suhu udara output yang dihasilkan air cooler pada saat pengambilan data. Gambar
3.9 menyajikan termokopel dan APPA yang digunakan dalam pengambilan data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 3.3 Termokopel dan APPA
b. Higrometer
Higrometer berfungsi untuk mengetahui kelembaban udara. Didalam
higrometer terdapat temperatur bola kering dan temperatur bola basah yang
berfungsi untuk mengukur suhu udara kering serta suhu udara basah. Gambar 3.11
merupakan higrometer yang digunakan dalam pengambilan data. Bila suhu udara
kering dan suhu udara basah diketahui, maka kelembapan udara dapat ditentukan.
Gambar 3.4 Higrometer
c. Anemometer
Anemometer berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan angin yang masuk
melalui kipas. Gambar 3.12 merupakan anemometer yang digunakan dalam
pengambilan data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 3.5 Anemometer
3.5.2 Spesifikasi Komponen-Komponen Air Cooler
Dalam penelitian ini, komponen yang digunakan untuk melengkapi kinerja
alat ini adalah : (a) kipas (b) cooling pad (c) pompa submersible (d) bak penampung
air bawah (e) bak penampung air atas.
a. Kipas
Kipas merupakan alat yang digunakan untuk mengalirkan udara ke dalam air
cooler lalu melewati cooling pad dan keluar melalui output. Gambar 3.21
menyajikan gambar kipas.
Spesifikasi kipas yang digunakan :
• Jumlah sudu : 3 sudu
• Daya kipas : 100 W
• Diameter kipas : 50,8 cm
• Diameter sudu : 25 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.6 Kipas
b. Cooling pad
Cooling pad merupakan yang digunakan untuk proses evaporative cooling
dan sebagai media pendingin pada air cooler. Gambar 3.22 menyajikan gambar
cooling pad yang terbuat dari bahan marlon.
Spesifikasi cooling pad yang digunakan :
• Ukuran : 49 cm x 4 cm x 49 cm
• Bahan cooling pad : berbahan marlon
• Jumlah cooling pad yang digunakan : total 6 cooling pad
• ∆x : 1,5 cm
• ∆y : 1,5 cm
• Jumlah baris benang vertikal : 19
• Jumlah baris horizontal : 21
• Diameter : 0,5 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.7 Cooling Pad
c. Pompa submersible
Pompa submersible berfungsi untuk mensirkulasikan air yang ada di
penampungan air di bawah menuju ke penampungan air yang ada di bagian atas.
Gambar 3.23 menyajikan gambar pompa submersible.
Spesifikasi pompa submersible :
• Daya pompa : 60 W
• Tegangan listrik/frekuensi : 220 V/50 Hz
• Qmax : 0,349 lt/s
• Hmax : 3,0 m
• Ukuran : 17 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 3.8 Pompa Submersible
d. Bak penampung air bawah
Bak penampung air bawah digunakan untuk menampung air di bagian bawah
yang akan disikulasikan menggunakan pompa. Jumlah bak penampung air yang
digunakan yaitu 1 buah dengan ukuran 110 cm, lebar 48 cm, dan tinggi 5 cm.
Gambar 3.24 menyajikan gambar bak penampung bawah.
Gambar 3.9 Bak Penampung Bawah
e. Bak penampung air atas
Bak penampung air bawah digunakan untuk menampung air di bagian atas
yang akan turun ke bak penampung air bawah melewati cooling pad. Jumlah bak
penampung air yang digunakan yaitu 2 buah dengan ukuran panjang 34 cm, lebar
31 cm, dan tinggi 32,5 cm. Jarak antar lubang pada bak ini adalah 2 cm dan diameter
lubang adalah 2 mm. Jumlah lubang baris vertikal adalah 14 dan jumlah lubang
baris horizontal adalah 21. Gambar 3.25 menyajikan gambar bak penampung atas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 3.10 Bak Penampung Atas
3.6 Proses Pembuatan Mesin Air Cooler
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin air cooler, sebagai
berikut :
a. Merancang skema mesin air cooler.
b. Membuat kerangka mesin dengan menggunakan triplek berukuran 8 mm
sesuai ukuran yang ditentukan.
c. Melapisi kerangka dalam mesin air cooler dengan plastik mika, agar dinding-
dinding mesin tidak basah.
d. Membuat lubang berbentuk kotak dibagian atas alat untuk memasukkan bak
pencurah air atau bak penampung air bagian atas.
e. Memasang bak pencurah air di atas mesin.
f. Melubangi bak pencurah air dengan jarak 2 cm dan diameter 2 mm.
g. Membuat bak penampungan air bagian bawah menggunakan papan kayu.
h. Melapisi bak penampungan air bagian bawah dengan plastik mika, agar bak
tidak bocor.
i. Memasang cooling pad jenis marlon di dalam mesin air cooler.
j. Memasang selang, pompa air, dan kipas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
3.7 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data pada penelitian mesin air cooler ini didasarkan pada apa
yang ditampilkan pada alat ukur yang digunakan pada penelitian ini. Langkah-
langkah yang dilakukan untuk memperoleh data penelitian alat ini adalah :
a. Mengkalibrasi APPA, termokopel, higrometer, dan anemometer.
b. Memasang cooling pad jenis marlon.
c. Mengisi bak penampung air bagian bawah.
d. Memasang pompa dan selang yang sudah ditentukan.
e. Memasang bak penampung bagian atas.
f. Menyiapkan termokopel, APPA, higrometer, dan anemometer yang sudah
dikalibrasi.
g. Mengukur kondisi udara sekitar sebelum memulai pengamatan dengan tujuan
untuk mengetahui suhu udara sebelum masuk ke dalam mesin air cooler.
h. Menyalakan mesin air cooler
i. Mengukur kecepatan udara yang masuk dengan menggunakan alat
anemometer.
j. Menyalakan kipas dan memeriksa kipas bekerja dengan baik.
k. Mengatur alat sesuai variasi yang akan diamati.
l. Mengatur stopwatch sesuai dengan waktu yang dibutuhkan.
m. Setelah semua alat bekerja dengan baik, dan stabil maka dapat dilakukan
pengambilan data dengan mencatat data-data penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
3.8 Cara Memperoleh Data
Data-data penelitian yang diperoleh dari nilai-nilai yang ditetapkan oleh alat
ukur dengan menggunakan 4 cooling pad dan 6 cooling pad disetiap kecepatan
udara 2,5 m/s, 2,6 m/s, 2,7 m/s.
Tabel 3.1 Data penelitian 4 cooling pad dan 6 cooling pad
Kecepatan Udara 2,5 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10
20
30
40
50
Tabel 3.2 Data penelitian 4 cooling pad dan 6 cooling pad
Kecepatan Udara 2,6 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10
20
30
40
50
Tabel 3.3 Data penelitian 4 cooling pad dan 6 cooling pad
Kecepatan Udara 2,7 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10
20
30
40
50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB IV
HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil penelitian data pada saat pengujian mesin penyejuk udara dengan daya
listrik rendah (air cooler) yang meliputi : temperatur bola kering udara masuk
(TdbA), tempertaur bola basah udara masuk (Twb), kelembaban relatif udara masuk
(RHin), temperatur bola kering udara keluar (TdbB), temperatur bola basah udara
keluar (Twb) dan kelembaban relatif udara keluar (RHout). Ada 3 variasi kecepatan
udara dengan 2 variasi jumlah sekat : (1) 4 cooling pad dengan kecepatan udara 2,5
m/s (2) 4 cooling pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s (3) 4 cooling pad dengan
kecepatan udara 2,7 m/s (4) 6 cooling pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s (5) 6
cooling pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s (6) 6 cooling pad dengan kecepatan
udara 2,7 m/s. Setelah itu, data penelitian akan dianalisa pada psychrometric chart.
Hasil rata-rata setiap variasi ditampilkan pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.6.
Tabel 4.1 Data Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan Kecepatan Udara 2,5 m/s
Kecepatan Udara 2,5 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10 30,9 24 26,5 24 2,5
20 30,9 24 26,4 24 2,5
30 30,9 24 26,4 24 2,5
40 30,9 24 26,3 24 2,5
50 30,9 24 26,2 24 2,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tabel 4.2 Data Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan Kecepatan Udara 2,6 m/s
Kecepatan Udara 2,6 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10 30,9 24 26,9 24 2,6
20 30,9 24 26,8 24 2,6
30 30,9 24 26,7 24 2,6
40 30,9 24 26,6 24 2,6
50 30,9 24 26,6 24 2,6
Tabel 4.3 Data Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan Kecepatan Udara 2,7 m/s
Kecepatan Udara 2,7 m/s
Menit
(t)
Kondisi udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10 30,9 24 27,1 24 2,7
20 30,9 24 27,1 24 2,7
30 30,9 24 27,0 24 2,7
40 30,9 24 26,9 24 2,7
50 30,9 24 26,9 24 2,7
Tabel 4.4 Data Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan Kecepatan Udara 2,5 m/s
Kecepatan Udara 2,5 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10 30,9 24 25,3 24 2,5
20 30,9 24 25,3 24 2,5
30 30,9 24 25,2 24 2,5
40 30,9 24 25,1 24 2,5
50 30,9 24 25,1 24 2,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Tabel 4.5 Data Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan Kecepatan Udara 2,6 m/s
Kecepatan Udara 2,6 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10 30,9 24 25,4 24 2,6
20 30,9 24 25,4 24 2,6
30 30,9 24 25,3 24 2,6
40 30,9 24 25,3 24 2,6
50 30,9 24 25,3 24 2,6
Tabel 4.6 Data Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan Kecepatan Udara 2,7 m/s
Kecepatan Udara 2,7 m/s
Menit
(t)
Kondisi Udara masuk Kondisi udara keluar Vudara
(m/s) TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
10 30,9 24 25,7 24 2,7
20 30,9 24 25,6 24 2,7
30 30,9 24 25,6 24 2,7
40 30,9 24 25,5 24 2,7
50 30,9 24 25,5 24 2,7
4.2 Psychrometric chart
Psychrometric chart adalah gambaran dari sifat-sifat termodinamika dari
udara basah dan variasi proses sistem penyegaran udara dan siklus sistem
penyegaran udara. Psychrometric chart dapat membantu dalam perhitungan dan
menganalisis kerja dan perpindahan energi dari proses dan siklus sistem penyegaran
udara. Psychrometric chart digunakan untuk menganalisa proses pengaruh jumlah
cooling pad berbahan marlon terhadap kondisi udara yang dihasilkan pada air
cooler. Dalam gambar psychrometric chart, ada beberapa data yang diperlukan dari
data penelitian, yaitu temperatur bola kering udara masuk (TdbA), temperatur bola
kering udara keluar (TdbB), temperatur bola basah (Twb).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Tabel 4.7 Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s
NO Menit
Titik A Titik B
TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
wA
(kgair /
kgudara)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
wB
(kgair /
kgudara)
1 10 30,9 24 0,0165 26,5 24 0,0180
2 20 30,9 24 0,0165 26,4 24 0,0180
3 30 30,9 24 0,0165 26,4 24 0,0180
4 40 30,9 24 0,0165 26,3 24 0,0181
5 50 30,9 24 0,0165 26,2 24 0,0181
Tabel 4.8 Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s
NO Menit
Titik A Titik B
TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
wA
(kgair /
kgudara)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
wB
(kgair /
kgudara)
1 10 30,9 24 0,0165 26,9 24 0,0179
2 20 30,9 24 0,0165 26,8 24 0,0179
3 30 30,9 24 0,0165 26,7 24 0,0180
4 40 30,9 24 0,0165 26,6 24 0,0180
5 50 30,9 24 0,0165 26,6 24 0,0180
Tabel 4.9 Hasil Penelitian 4 Cooling Pad dengan kecepatan udara 2,7 m/s
NO Menit
Titik A Titik B
TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
wA
(kgair /
kgudara)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
wB
(kgair /
kgudara)
1 10 30,9 24 0,0165 27,1 24 0,0178
2 20 30,9 24 0,0165 27,1 24 0,0178
3 30 30,9 24 0,0165 27,0 24 0,0179
4 40 30,9 24 0,0165 26,9 24 0,0179
5 50 30,9 24 0,0165 26,9 24 0,0179
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Tabel 4.10 Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s
NO Menit
Titik A Titik B
TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
wA
(kgair /
kgudara)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
wB
(kgair /
kgudara)
1 10 30,9 24 0,0165 25,3 24 0,0184
2 20 30,9 24 0,0165 25,3 24 0,0184
3 30 30,9 24 0,0165 25,2 24 0,0185
4 40 30,9 24 0,0165 25,1 24 0,0185
5 50 30,9 24 0,0165 25,1 24 0,0185
Tabel 4.11 Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s
NO Menit
Titik A Titik B
TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
wA
(kgair /
kgudara)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
wB
(kgair /
kgudara)
1 10 30,9 24 0,0165 25,4 24 0,0183
2 20 30,9 24 0,0165 25,4 24 0,0183
3 30 30,9 24 0,0165 25,3 24 0,0184
4 40 30,9 24 0,0165 25,3 24 0,0184
5 50 30,9 24 0,0165 25,3 24 0,0184
Tabel 4.12 Hasil Penelitian 6 Cooling Pad dengan kecepatan udara 2,7 m/s
NO Menit
Titik A Titik B
TdbA
(°C)
TwbA
(°C)
wA
(kgair /
kgudara)
TdbB
(°C)
TwbB
(°C)
wB
(kgair /
kgudara)
1 10 30,9 24 0,0165 25,7 24 0,0182
2 20 30,9 24 0,0165 25,6 24 0,0182
3 30 30,9 24 0,0165 25,6 24 0,0182
4 40 30,9 24 0,0165 25,5 24 0,0183
5 50 30,9 24 0,0165 25,5 24 0,0183
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 4.1 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan Udara 2,5 m/s dengan 4
Cooling Pad
Gambar 4.2 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan Udara 2,6 m/s dengan 4
Cooling Pad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 4.3 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan Udara 2,7 m/s dengan 4
Cooling Pad
Gambar 4.4 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan Udara 2,5 m/s dengan 6
Cooling Pad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 4.5 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan Udara 2,6 m/s dengan 6
Cooling Pad
Gambar 4.6 Proses Evaporative Cooling pada Kecepatan Udara 2,7 m/s dengan 6
Cooling Pad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Pada psychrometric chart terdapat perhitungan yang dilakukan yaitu
pertambahan kandungan uap air (∆w), laju aliran volume udara (Qudara), laju aliran
massa udara (ṁudara), energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout), efektivitas
pendinginan cooling pad (Є).
a. Pertambahan kandungan uap air (∆w)
Pertambahan kandungan uap air di dalam udara pada proses evaporative
cooling dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1). Perhitungan
pertambahan kandungan uap air di dalam udara (Δw) untuk 4 cooling pad dengan
kecepatan udara 2,5 m/s adalah sebagai berikut :
∆w = wB - wA
= (0,0181 – 0,0165) kgair/kgudara
= 0,0016 kgair/kgudara
Perhitungan pertambahan kandungan uap air di dalam udara (Δw) untuk 4
cooling pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
∆w = wB - wA
= (0,0180 – 0,0165) kgair/kgudara
= 0,0015 kgair/kgudara
Perhitungan pertambahan kandungan uap air di dalam udara (Δw) untuk 4
cooling pad dengan kecepatan udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
∆w = wB - wA
= (0,0179 – 0,0165) kgair/kgudara
= 0,0014 kgair/kgudara
Perhitungan pertambahan kandungan uap air di dalam udara (Δw) untuk 6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
cooling pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s adalah sebagai berikut :
∆w = wB - wA
= (0,0185 – 0,0165) kgair/kgudara
= 0,0020 kgair/kgudara
Perhitungan pertambahan kandungan uap air di dalam udara (Δw) untuk 6
cooling pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
∆w = wB - wA
= (0,0184 – 0,0165) kgair/kgudara
= 0,0019 kgair/kgudara
Perhitungan pertambahan kandungan uap air di dalam udara (Δw) untuk 6
cooling pad dengan kecepatan udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
∆w = wB - wA
= (0,0183 – 0,0165) kgair/kgudara
= 0,0018 kgair/kgudara
Tabel 4.13 Data hasil perhitungan ∆w
Cooling
Pad
Variasi
penelitian
wA
(kgair /
kgudara)
wB
(kgair /
kgudara)
∆w
(kgair /
kgudara)
RHA
(%)
RHB
(%)
4
2,5 m/s 0,0165 0,0181 0,0016 57 81
2,6 m/s 0,0165 0,0180 0,0015 57 79
2,7 m/s 0,0165 0,0179 0,0014 57 77
6
2,5 m/s 0,0165 0,0185 0,0020 57 88
2,6 m/s 0,0165 0,0184 0,0019 57 86
2,7 m/s 0,0165 0,0183 0,0018 57 84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
b Perhitungan laju aliran volume udara (Qudara)
Laju aliran volume udara yang didinginkan (Qudara) dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.2). Perhitungan laju aliran volume udara (Qudara) untuk
4 cooling pad dan 6 cooling pad dengan laju aliran udara 2,5 m/s, adalah sebagai
berikut :
Qudara = V x A
= V x (p x l) m2
= 2,5 m/s x (0,4000000 x 0,3500000) m2
= 0,350 m3/s
Perhitungan laju aliran volume udara (Qudara) untuk 4 cooling pad dan 6
cooling pad dengan laju aliran udara 2,6 m/s, adalah sebagai berikut :
Qudara = V x A
= V x (p x l) m2
= 2,6 m/s x (0,4000000 x 0,3500000) m2
= 0,364 m3/s
Perhitungan laju aliran volume udara (Qudara) untuk 4 cooling pad dan 6
cooling pad dengan laju aliran udara 2,7 m/s, adalah sebagai berikut :
Qudara = V x A
= V x (p x l) m2
= 2,7 m/s x (0,4000000 x 0,3500000) m2
= 0,378 m3/s
c. Perhitungan laju aliran massa udara (ṁudara)
Laju aliran massa udara yang didinginkan (ṁudara) dapat dihitung dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
persamaan (2.3). Perhitungan laju aliran massa udara (ṁudara) untuk 4 cooling pad
dan 6 cooling pad dengan laju aliran udara 2,5 m/s adalah sebagai berikut :
ṁudara = V x A
S𝑉
= 0,35
0,884
ṁudara = 0,4146 kgudara/s
Perhitungan laju aliran massa udara (ṁudara) untuk 4 cooling pad dan 6 cooling
pad dengan laju aliran udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
ṁudara = V x A
𝑆𝑉
= 0,364
0,884
ṁudara = 0,4312 kgudara/s
Perhitungan laju aliran massa udara (ṁudara) untuk 4 cooling pad dan 6 cooling
pad dengan laju aliran udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
ṁudara = V x A
SV
= 0,378
0,884
ṁudara = 0,4478 kgudara/s
Tabel 4.14 Data hasil perhitungan Qudara dan ṁudara
Cooling
Pad
Variasi
penelitian
A
(m2)
V
(m3/kg)
SV
(m3/kg)
Qudara
(m3/s)
ṁudara
(kgudara/s)
4 dan 6
2,5 m/s 0,14 2,5 0,884 0,350 0,3959
2,6 m/s 0,14 2,6 0,884 0,364 0,4117
2,7 m/s 0,14 2,7 0,884 0,378 0,4276
d. Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout)
Energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.4). Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
udara (Qout) untuk 4 cooling pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s adalah sebagai
berikut :
Qout = ṁudara x (HA – HC)
= 0,3959 kgudara/s x (73 – 68,5) kJ/kgudara
= 0,4146 kgudara/s x (4,5) kJ/kgudara
= 1,8657 kJ/s
Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 4 cooling
pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
Qout = ṁudara x (HA – HC)
= 0,4117 kgudara/s x (73 – 69) kJ/kgudara
= 0,4117 kgudara/s x (4) kJ/kgudara
= 1,7248 kJ/s
Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 4 cooling
pad dengan kecepatan udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
Qout = ṁudara x (HA – HC)
= 0,4276 kgudara/s x (73– 69,5) kJ/kgudara
= 0,4276 kgudara/s x (3,5) kJ/kgudara
= 1,5673 kJ/s
Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 6 cooling
pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s adalah sebagai berikut :
Qout = ṁudara x (HA – HC)
= 0,3959 kgudara/s x (73 – 67) kJ/kgudara
= 0,3959 kgudara/s x (6) kJ/kgudara
= 2,4876 kJ/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 6 cooling
pad dengan kecepatan udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
Qout = ṁudara x (HA – HC)
= 0,4117 kgudara/s x (73 – 67,5) kJ/kgudara
= 0,4117 kgudara/s x (5,5) kJ/kgudara
= 2,3716 kJ/s
Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 6 cooling
pad dengan kecepatan udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
Qout = ṁudara x (HA – HC)
= 0,4276 kgudara/s x (73 – 68) kJ/kgudara
= 0,4276 kgudara/s x (5) kJ/kgudara
= 2,2390 kJ/s
Tabel 4.15 Data hasil perhitungan Qout
Cooling
pad
Variasi
Penelitian
ṁudara
(kgudara/s)
HA
(kJ/kgudara)
HC
(kJ/kgudara)
Qout
(kJ/s)
4
2,5 m/s 0,3959 73 68,5 1,7815
2,6 m/s 0,4117 73 69,0 1,6468
2,7 m/s 0,4276 73 69,5 1,4409
6
2,5 m/s 0,3959 73 67,0 2,3754
2,6 m/s 0,4117 73 67,5 2,2643
2,7 m/s 0,4276 73 68,0 2,1380
e. Perhitungan efektivitas pendinginan cooling pad (є)
Efektivitas pendinginan cooling pad (є) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.5). Perhitungan efektivitas pendinginan untuk 4 cooling pad pada
kecepatan udara 2,5 m/s adalah sebagai berikut :
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA − TdbB
TdbA − Twb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Є = (30,9 − 26,2)°C
(30,9−24)°C
Є = 4,7°C
6,9°C
Є = 0,68
Perhitungan efektivitas pendinginan untuk 4 cooling pad pada kecepatan
udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA − TdbB
TdbA − Twb
Є = (30,9 − 26,6)°C
(30,9−24)°C
Є = 4,3°C
6,9°C
Є = 0,62
Perhitungan efektivitas pendinginan untuk 4 cooling pad pada kecepatan
udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA − TdbB
TdbA − Twb
Є = (30,9 − 26,9)°C
(30,9−24)°C
Є = 4°C
6,9°C
Є = 0,57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Perhitungan efektivitas pendinginan untuk 6 cooling pad pada kecepatan
udara 2,5 m/s adalah sebagai berikut :
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA − TdbB
TdbA − Twb
Є = (30,9−25,1)°C
(30,9−24)°C
Є = 5,8°C
6,9°C
Є = 0,84
Perhitungan efektivitas pendinginan untuk 6 cooling pad pada kecepatan
udara 2,6 m/s adalah sebagai berikut :
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA − TdbB
TdbA − Twb
Є = (30,9−25,3)°C
(30,9−24)°C
Є = 5,6°C
6,9°C
Є = 0,81
Perhitungan efektivitas pendinginan untuk 6 cooling pad pada kecepatan
udara 2,7 m/s adalah sebagai berikut :
Є =∆Taktual
∆Tmaksimum=
TdbA − TdbB
TdbA − Twb
Є = (30,9 − 25,5)°C
(30,9−24)°C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Є = 5,4°C
6,9°C
Є = 0,78
Tabel 4.16 Data hasil perhitungan Efektivitas (Є)
Cooling
Pad
Variasi
Penelitian
TdbA
(°C)
TdbB
(°C)
Twb
(°C) Є
4
2,5 m/s 30,9 26,2 24 0,68
2,6 m/s 30,9 26,6 24 0,62
2,7 m/s 30,9 26,9 24 0,57
6
2,5 m/s 30,9 25,1 24 0,84
2,6 m/s 30,9 25,3 24 0,81
2,7 m/s 30,9 25,5 24 0,78
4.3 Pembahasan
Mesin penyejuk udara dengan daya listrik rendah (air cooler) yang
mempergunakan sistem evaporative cooling berhasil dirakit dan mesin dapat
bekerja sesuai fungsinya. Kondisi udara memiliki kelembapan relatif sekitar 57%
sebelum melewati cooling pad kemudian meningkat menjadi sekitar 81% setelah
melewati cooling pad untuk kecepatan udara 2,5 m/s dengan 4 cooling pad.
Kelembapan relatif sekitar 57% sebelum melewati cooling pad kemudian
meningkat 79% setelah melewati cooling pad untuk kecepatan udara 2,6 m/s
dengan 4 cooling pad. Kelembapan relatif sekitar 57% sebelum melewati cooling
pad kemudian meningkat menjadi 77% setelah melewati cooling pad untuk
kecepatan udara 2,7 m/s dengan 4 cooling pad. Kondisi udara memiliki kelembapan
relatif sekitar 57% sebelum melewati cooling pad kemudian meningkat menjadi
88% setelah melewati cooling pad untuk kecepatan udara 2,5 m/s dengan 6 cooling
pad. Kelembapan relatif sekitar 57% sebelum melewati cooling pad kemudian
meningkat menjadi 86% setelah melewati cooling pad untuk kecepatan udara 2,6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
m/s dengan 6 cooling pad. Kelembapan relatif sekitar 57% sebelum melewati
cooling pad kemudian meningkat menjadi 84% setelah melewati cooling pad untuk
kecepatan udara 2,7 m/s dengan 6 cooling pad.
Gambar 4.7 Suhu udara bola kering yang dihasilkan air cooler untuk berbagai
macam kecepatan udara dengan 4 cooling pad
Dari Gambar 4.7 dapat diperoleh informasi, semakin besar kecepatan udara
maka temperatur yang dihasilkan akan semakin tinggi hal tersebut dikarenakan
semakin besar kecepatan udara maka semakin cepat udara melewati cooling pad
jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad akan kurang merata membuat
temperatur yang dihasilkan akan semakin tinggi. Dapat dilihat pada kecepatan
udara 2,5 m/s suhu 30,9°C (TdbA) setelah melewati proses evaporative cooling turun
menjadi 26,2°C (TdbB), pada kecepatan udara 2,6 m/s suhu 30,9°C (TdbA) setelah
melewati proses evaporative cooling turun menjadi 26,6°C (TdbB), pada kecepatan
udara 2,7 m/s suhu 30,9°C (TdbA) setelah melewati proses evaporative cooling
turun menjadi 26,9°C (TdbB).
30,9 30,9 30,9
26,2 26,6 26,9
0
5
10
15
20
25
30
35
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
Td
b(°
C)
Kecepatan udara (m/s)
Suhu udara kering di titik A Suhu udara kering di titik B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Gambar 4.8 Suhu udara bola kering yang dihasilkan air cooler untuk berbagai
macam kecepatan udara dengan 6 cooling pad
Dari Gambar 4.8 dapat diperoleh informasi, semakin besar kecepatan udara
maka temperatur yang dihasilkan akan semakin tinggi hal tersebut dikarenakan
semakin besar kecepatan udara maka semakin cepat udara melewati cooling pad
jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad akan kurang merata membuat
temperatur yang dihasilkan akan semakin tinggi. pada kecepatan udara 2,5 m/s suhu
30,9°C (TdbA) setelah melewati proses evaporative cooling turun menjadi 25,1°C
(TdbB), pada kecepatan udara 2,6 m/s suhu 30,9°C (TdbA) setelah melewati proses
evaporative cooling turun menjadi 25,3°C (TdbB), pada kecepatan udara 2,7 m/s
suhu 30,9°C (TdbA) setelah melewati proses evaporative cooling turun menjadi
25,5°C (TdbB).
Dari Gambar 4.7 dan Gambar 4.8 dapat dilihat perbandingan pada jumlah
cooling pad (4 cooling pad dan 6 cooling pad), semakin banyak jumlah cooling pad
maka temperatur yang dihasilkan akan semakin rendah. Suhu semakin rendah
dikarenakan semakin banyak penguapan yang terjadi di cooling pad maka suhu
30,9 30,9 30,9
25,1 25,3 25,5
0
5
10
15
20
25
30
35
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
Td
b(°
C)
Kecepatan udara (m/s)
Suhu udara kering di titik A Suhu udara kering di titik B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
udara yang dihasilkan akan semakin turun tetapi menurunnya tidak dapat melebihi
temperatur bola basah (Twb) karena temperatur bola basah merupakan temperatur
maksimal yang dapat diturunan oleh air cooler.
Gambar 4.9 Pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w) untuk 4 cooling
pad dengan berbagai kecepatan udara
Dari Gambar 4.9 dapat diperoleh informasi, pada kecepatan udara 2,5 m/s
dengan 4 cooling pad pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w) sebesar
0,0016 kgair/kgudara, untuk kecepatan udara 2,6 m/s dengan 4 cooling pad
pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w) sebesar 0,0015 kgair/kgudara,
untuk kecepatan udara 2,7 m/s dengan 4 cooling pad pertambahan kandungan uap
air di dalam udara (∆w) sebesar 0,0014 kgair/kgudara. Semakin besar kecepatan udara
maka pertambahan kandungan uap air di dalam udara akan semakin rendah hal
tersebut dikarenakan semakin besar kecepatan udara maka semakin cepat udara
melewati cooling pad jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad akan
kurang merata membuat pertambahan kandungan uap air di dalam udara yang
dihasilkan akan semakin rendah.
0,0016 0,0015 0,0014
0,0000
0,0005
0,0010
0,0015
0,0020
0,0025
0,0030
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
∆w
(k
gai
r/kg
ud
ara)
Kecepatan udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 4.10 Pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w) untuk 6
cooling pad dengan berbagai kecepatan udara
Dari Gambar 4.10 dapat diperoleh informasi, pada kecepatan udara 2,5 m/s
dengan 6 cooling pad pertambahan kandungan uap air di dalam udara (∆w) sebesar
0,0020 kgair/kgudara, untuk kecepatan udara 2,6 m/s dengan 6 cooling pad
pertambahan kandungan uap air didalam udara (∆w) sebesar 0,0019 kgair/kgudara,
untuk kecepatan udara 2,7 m/s dengan 6 cooling pad pertambahan kandungan uap
air di dalam udara (∆w) sebesar 0,0018 kgair/kgudara. Semakin besar kecepatan udara
maka pertambahan kandungan uap air di dalam udara akan semakin rendah hal
tersebut dikarenakan semakin besar kecepatan udara maka semakin cepat udara
melewati cooling pad jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad akan
kurang merata membuat pertambahan kandungan uap air di dalam udara yang
dihasilkan akan semakin rendah.
Dari Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 dapat dilihat perbandingan pada jumlah
cooling pad (4 cooling pad dan 6 cooling pad), semakin banyak cooling pad yang
digunakan maka kandungan uap airnya akan semakin besar. Kandungan uap air
0,00200,0019
0,0018
0,0000
0,0005
0,0010
0,0015
0,0020
0,0025
0,0030
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
∆w
(k
gai
r/kg
ud
ara)
Kecepatan udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
semakin besar dikarenakan semakin banyak penguapan yang terjadi di cooling pad
jika penguapan yang terjadi di cooling pad semakin banyak maka pertambahan
kandungan uap air di dalam udara akan semakin banyak.
Gambar 4.11 Energi kalor yang dilepas udara (Qout) untuk berbagai macam
kecepatan udara dengan 4 cooling pad
Dari Gambar 4.11 dapat diperoleh informasi, pada kecepatan udara 2,5 m/s
dengan 4 cooling pad energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) sebesar 1,7815
kJ/s, untuk kecepatan udara 2,6 m/s dengan 4 cooling pad energi kalor sensibel
yang dilepas udara sebesar 1,6468 kJ/s, untuk kecepatan udara 2,7 m/s dengan 4
cooling pad energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) sebesar 1,4409 kJ/s.
Semakin besar kecepatan udara maka energi kalor yang dilepas udara akan semakin
rendah hal tersebut dikarenakan semakin besar kecepatan udara maka semakin
cepat udara melewati cooling pad jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad
akan kurang merata membuat energi kalor yang dilepas udara yang dihasilkan akan
semakin rendah.
1,78151,6468
1,4409
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
Qo
ut(k
J/s
)
Kecepatan udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 4.12 Energi kalor yang dilepas udara (Qout) untuk berbagai macam
kecepatan udara dengan 6 cooling pad
Dari Gambar 4.12 dapat diperoleh informasi, pada kecepatan udara 2,5 m/s
dengan 6 cooling pad energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) sebesar 2,3754
kJ/s, untuk kecepatan udara 2,6 m/s dengan 6 cooling pad energi kalor sensibel
yang dilepas udara sebesar 2,2643 kJ/s, untuk kecepatan udara 2,7 m/s dengan 6
cooling pad energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) sebesar 2,1380 kJ/s.
Semakin besar kecepatan udara maka energi kalor yang dilepas udara akan semakin
rendah hal tersebut dikarenakan semakin besar kecepatan udara maka semakin
cepat udara melewati cooling pad jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad
akan kurang merata membuat energi kalor yang dilepas udara yang dihasilkan akan
semakin rendah.
Dari Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 dapat dilihat perbandingan pada jumlah
cooling pad (4 cooling pad dan 6 cooling pad), semakin banyak cooling pad yang
digunakan maka semakin tinggi energi kalor sensibel (Qout) yang dilepas udara, hal
tersebut dikarenakan semakin banyak penguapan yang terjadi di cooling pad maka
2,3754 2,26432,1380
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
Qo
ut(k
J/s
)
Kecepatan udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
energi kalor sensibel (Qout) yang dilepas udara akan semakin tinggi.
Gambar 4.13 Efektivitas pendinginan cooling pad untuk berbagai macam
kecepatan udara dengan 4 cooling pad
Dari Gambar 4.13 dapat diperoleh informasi, pada data menggunakan 4
cooling pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s efektivitas yang dihasilkan sebesar
0,68, untuk kecepatan udara 2,6 m/s efektivitas yang dihasilkan sebesar 0,62, untuk
kecepatan udara 2,7 m/s efektivitas yang dihasilkan sebesar 0,57. Semakin besar
kecepatan udara maka efektivitas yang dihasilkan akan semakin rendah hal tersebut
dikarenakan semakin besar kecepatan udara maka semakin cepat udara melewati
cooling pad jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad akan kurang merata
membuat energi kalor yang dilepas udara yang dihasilkan akan semakin rendah.
0,680,62
0,57
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
Efe
kti
vit
as (
Є)
Kecepatan udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Gambar 4.14 Efektivitas pendinginan cooling pad untuk berbagai macam
kecepatan udara dengan 6 cooling pad
Dari Gambar 4.14 dapat diperoleh informasi, pada data menggunakan 6
cooling pad dengan kecepatan udara 2,5 m/s efektivitas yang dihasilkan sebesar
0,84, untuk kecepatan udara 2,6 m/s efektivitas yang dihasilkan sebesar 0,81, untuk
kecepatan udara 2,7 m/s efektivitas yang dihasilkan sebesar 0,78. Semakin besar
kecepatan udara maka efektivitas yang dihasilkan akan semakin rendah hal tersebut
dikarenakan semakin besar kecepatan udara maka semakin cepat udara melewati
cooling pad jadi proses penguapan yang terjadi di cooling pad akan kurang merata
membuat energi kalor yang dilepas udara yang dihasilkan akan semakin rendah.
Dari Gambar 4.13 dan Gambar 4.14 dapat dilihat perbandingan pada jumlah
cooling pad (4 cooling pad dan 6 cooling pad), semakin banyak cooling pad yang
digunakan maka semakin tinggi efektivitas pendinginan cooling pad yang
dihasilkan. Semakin tingginya nilai efektivitas dikarenakan semakin banyak
penguapan yang terjadi di cooling pad.
0,840,81
0,78
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
2,5 m/s 2,6 m/s 2,7 m/s
Efe
kti
vit
as (
Є)
Kecepatan udara (m/s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
a. Mesin penyejuk udara dengan menggunakan daya listrik rendah (air cooler)
yang mempergunakan sistem evaporative cooling berhasil dirakit dan mesin
dapat bekerja sesuai fungsinya.
b. Untuk kecepatan udara dan jumlah cooling pad sangat berpengaruh terhadap
kondisi udara yang dihasilkan air cooler. Semakin besar kecepatan udara
maka suhu udara yang dihasilkan akan semakin tinggi dan semakin banyak
cooling pad maka suhu udara yang dihasilkan akan semakin rendah. Pada 4
cooling pad dengan kecepatan 2,5 m/s suhu udara kering masuk (TdbA)
sebesar : 30,9°C dengan kondisi udara keluar (TdbB) sebesar : 26,2°C, (Twb) :
24°C, RHB : 81%, (∆w) : 0,0016 kgair/kgudara, Qout : 1,7815 kJ/s dan efektivitas
: 0,68. Pada 4 cooling pad dengan kecepatan 2,6 m/s suhu udara kering masuk
(TdbA) sebesar : 30,9°C dengan kondisi udara keluar (TdbB) sebesar : 26,6°C,
(Twb) : 24°C, RHB : 79%, (∆w) : 0,0015 kgair/kgudara, Qout : 1,6468 kJ/s dan
efektivitas : 0,62. Pada 4 cooling pad dengan kecepatan 2,7 m/s suhu udara
kering masuk (TdbA) sebesar : 30,9°C dengan kondisi udara keluar (TdbB)
sebesar : 26,9°C, (Twb) : 24°C, RHB : 77%, (∆w) : 0,0014 kgair/kgudara, Qout :
1,4409 kJ/s dan efektivitas : 0,57. Pada 6 cooling pad dengan kecepatan 2,5
m/s suhu udara kering masuk (TdbA) sebesar : 30,9°C dengan kondisi udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
keluar (TdbB) sebesar : 25,1°C, (Twb) : 24°C, RHB : 88%, (∆w) : 0,0020
kgair/kgudara, Qout : 2,3754 kJ/s dan efektivitas : 0,84. Pada 6 cooling pad
dengan kecepatan 2,6 m/s suhu udara kering masuk (TdbA) sebesar : 30,9°C
dengan kondisi udara keluar (TdbB) sebesar : 25,3°C, (Twb) : 24°C, RHB : 86%,
(∆w) : 0,0019 kgair/kgudara, Qout : 2,2643 kJ/s dan efektivitas : 0,81. Pada 6
cooling pad dengan kecepatan 2,7 m/s suhu udara kering masuk (TdbA)
sebesar : 30,9°C dengan kondisi udara keluar (TdbB) sebesar : 25,5°C, (Twb) :
24°C, RHB : 84%, (∆w) : 0,0018 kgair/kgudara, Qout : 2,1380 kJ/s dan efektivitas
: 0,78.
5.2 Saran
Dari hasil penelitian mesin penyejuk udara (air cooler) yang telah dilakukan
ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :
a. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk menambahkan 1 cooling pad,
agar temperatur yang diturunkan semakin rendah yaitu mendekati temperatur
bola basah.
b. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk merapatkan bagian – bagian
yang memungkinkan udara untuk keluar.
c. Penelitian air cooler dapat dikembangkan dengan meneliti pengaruh jarak
pada cooling pad terhadap kondisi udara yang dihasilkan air cooler.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
DAFTAR PUSTAKA
Bagus, G. B. P. P. 2019. Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas terhadap Kondisi
Udara yang Dihasilkan Air Cooler. Skripsi Teknik Mesin, Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta
Ekadewi, A. H., Fandi, D. S., Selrianus. 2008. Penggunaan Serabut Kelapa Sebagai
Bantalan Pada Evaporative Cooler. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Unversitas
Kristen Petra.
Elgendy, E, dkk. 2014. Performance Enhancement of a Desiccant Evaporative
Cooling System Using Direct/Indirect Evaporative Cooler. International
Journal of Refrigeration.
Gerardus (2019) Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Terhadap Kondisi Udara yang
Dihasilkan Air Cooler pada Teknik Mesin USD Yogyakarta.
Kulshrestha, S. K. 1989. Buku Teks Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan
Panas. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia.
Perutu, Miske Natalia. 2009. Rancang bangun evaporative cooler. Bachelor thesis,
Petra Christian University.
Purnomo, R. 2016. Peningkatan Efisiensi Air Cooler Dengan Serabut Kelapa
Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta.
Selrianus, R. 2008. Perencanaan dan Pembuatan Cooling Pad untuk Evaporative
Cooler. Bachelor thesis, Petra Christian University.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
LAMPIRAN
a. Mesin penyejuk udara (Air Cooler)
Gambar A.1 Mesin Penyejuk Udara (Air Cooler) yang digunakan
Gambar A.2 Cooling Pad yang digunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Gambar A.3 Pengambilan Data
b. Psychrometric chart
Gambar B.1 Psychrometric Chart pada kecepatan udara 2,7 m/s dengan 4 cooling
pad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI