PENGARUH JUMLAH COOLING PAD BERBAHAN MARLON …teknologi yang dibutuhkan adalah mesin penyejuk udara...

i

PENGARUH 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 :

DHANDY WIDYA KRISNAWAN

NIM : 165214073

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

EFFECT OF DIFFERENT AMOUNTS OF MARLON TYPE COOLING

PAD TOWARD THE AIR CONDITION PRODUCED BY AIR COOLER

FINAL PROJECT

As partial fulfilment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

By :

DHANDY WIDYA KRISNAWAN

Student Number : 165214073

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020


vii

ABSTRAK

Udara adalah suatu energi yang berasal dari alam. Semua mahluk hidup

membutuhkan udara. Terlebih pada manusia udara tidak hanya digunakan untuk

bernapas tetapi udara dapat juga mempengaruhi tingkat kenyamanan. Udara

dingin dalam suatu ruangan mampu menambah tingkat kenyamanan seseorang

terlebih dalam melakukan pekerjaan yang menguras energi. Tujuan penelitian ini

adalah (a) merancang dan membuat air cooler dengan cooling pad dari bahan

marlon. (b) mengetahui pengaruh jumlah cooling pad yang terbuat dari bahan

marlon terhadap (1) kondisi udara yang dihasilkan pada air cooler, (2) jumlah air

yang menguap per menitnya, (3) besarnya kalor yang dilepas udara untuk

menguapkan air, (4) efektivitas air cooler. Penelitian dilakukan secara eskperimen

di Laboratorium Perpindahan Kalor Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta. Mesin penyejuk udara (air cooler), dirancang dengan ukuran p x l x t

: 120 cm x 56 cm x 73 cm dengan menggunakan sistem evaporative cooling.

Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan jumlah cooling pad pada air

cooler, (a) menggunakan dua cooling pad, (b) menggunakan empat cooling pad,

dan (c) menggunakan enam cooling pad.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (a) air cooler dengan

mempergunakan sistem evaporative cooling berhasil dirakit dan dapat bekerja

sesuai fungsinya, (b) kondisi udara yang dihasilkan air cooler memiliki nilai suhu

yang berbeda–beda untuk setiap variasinya. (1) suhu udara yang dihasilkan rata-

rata per tiap 50 menitnya dengan menggunakan 2 cooling pad suhu kondisi udara

sekitar, kondisi udara yang dihasilkan dari 2 cooling pad dengan TdbA 30,3°C,

TdbB : 26,5°C, Twb : 23°C, RH : 78%, dengan menggunkan 4 cooling pad dengan

TdbA : 30,3°C, TdbB : 25,6°C, Twb : 23, RH : 80%, dengan menggunakan 6 cooling

pad dengan TdbA : 30,3°C, TdbB : 25,2°C Twb : 23°C, RH : 84%. (2) jumlah air

yang menguap per menitnya (ṁ) dengan menggunakan 2 cooling pad : 0,033

kgair/menit, untuk 4 cooling pad sebesar : 0,048 kgair/menit, dan dengan menggunakan

6 cooling pad sebesar : 0,051 kgair/menit. (3) besar energi kalor yang dilepas udara

(Qout ) untuk 2 cooling pad sebesar : 1,926 kJ/s, untuk 4 cooling pad sebesar :

2,140 kJ/s, dan dengan menggunakan 6 cooling pad sebesar : 2,225 kJ/s. (4)

efektivitas yang diperoleh (Є) dengan menggunakan 2 cooling pad diperoleh :

0,520, untuk 4 cooling pad diperoleh : 0,643, dan dengan menggunakan 6 cooling

pad diperoleh : 0,698.

Kata kunci : evaporative cooling, air cooler, pendingin, cooling pad, marlon


viii

ABSTRACT

Air is energy derived from nature and becomes an essential need for all

living things. For humans, the air is not only used for breathing, but it can also

affect the level of human comfort. Fresh air in a room can increase one's comfort

level, especially when they're doing tiring work. The aims of this study are (a) to

design and make an air cooler with a cooling pad made from Marlon material. (b)

determine the effects of different amounts of cooling pad made from Marlon

material on (1) the condition of the air produced by air cooler, (2) the numbers of

the water's evaporations per minute, (3) the amounts of heat released by air to

evaporate water, (4) the air cooler's effectiveness. This study was conducted

experimentally at the Mechanical Engineering Heat Transfer Lab, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta. Air conditioning machine (air cooler) designed with

size l x w x h: 120 cm x 56 cm x 73 cm using the Evaporative Cooling system.

This study was conducted by varying the amounts of cooling pads on the air

cooler, (a) using two cooling pads, (b) using four cooling pads, and (c) using six

cooling pads.

The results showed that: (a) the air cooler which made using the

Evaporative Cooling system was successfully assembled and could work properly,

(b) the air's condition produced by the air cooler had a different temperature for

each variation. (1) the average air temperature's results per 50 minutes using two

cooling pads were TdbA: 30.3°C, TdbB: 26.5°C, Twb: 23°C, RH: 78%, using four

cooling pads were TdbA: 30.3°C, TdbB: 25.6°C, Twb: 23°C, RH: 80%, and using six

cooling pads were TdbA: 30.3°C, TdbB: 25.2°C Twb: 23°C, RH: 84%. (2) the

number of water's evaporations per minute (ṁ ) by using two cooling pads was :

0.033 kg water/minute, by using four cooling pads was: 0.048 kg water/minute,

and by using six cooling pads was: 0.051 kg water/minute. (3) the amount of heat

energy released by air (Qout ) that resulted from two cooling pads was: 1.926 kJ /

s, resulted from four cooling pads was : 2.140 kJ / s, and resulted from six cooling

pads was : 2.225 kJ / s. (4) the effectiveness (Є ) obtained by using two cooling

pads was : 0.520, four cooling pads obtained: 0.643, and six cooling pads obtained

: 0.698.

Keywords: evaporative cooler, air cooler, cooling pad, marlon


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITLE PAGE ........................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH ................................................................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ........................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

Latar Belakang ......................................................................................1 1.1

Rumusan Masalah ................................................................................3 1.2

Tujuan Penelitian ..................................................................................3 1.3

Batasan Masalah ...................................................................................3 1.4

Manfaat Penelitian ................................................................................4 1.5


xii

Luaran Penelitian ..................................................................................4 1.6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ........................................ 5

2.1 Dasar Teori...................................... .................................................... 5

2.1.1 Air cooler.............................................................................................. 5

2.1.2 Tipe Desain Air cooler ......................................................................... 6

2.1.3 Bagian – bagian Air cooler................................................................... 8

2.1.4 Evaporative cooling ........................................................................... 11

2.1.5 Kondisi Udara .................................................................................... 15

2.1.6 Psychrometric Chart .......................................................................... 18

2.1.7 Perhitungan pada Psychrometric chart .............................................. 23

2.1.8 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara ... 25

2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 30

3.1 Objek Penelitian .................................................................................30

3.2 Variasi Penelitian ................................................................................31

3.3 Metode Penelitian ...............................................................................31

3.4 Alur Penelitian ....................................................................................31

3.5 Alat dan Bahan yang digunakan .........................................................33

3.5.1 Alat yang digunakan untuk membuat alat ..........................................33

3.5.2 Alat ukur yang digunakan ..................................................................35


xiii

3.5.3 Bahan yang digunakan .......................................................................38

3.5.4 Komponen Pendukung .......................................................................42

3.6 Proses Pembuatan Air Cooler .............................................................45

3.7 Cara Pengambilan Data ......................................................................46

3.8 Cara Memperoleh Data .......................................................................47

3.9 Cara Melakukan Pembahasan .............................................................49

3.10 Cara Pembuatan Kesimpulan dan Saran .............................................49

BAB IV HASIL PENELITIAN, PENGOLAHAN DATA

DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 50

4.1 Hasil Penelitian ...................................................................................50

4.2 Pengolahan Data .................................................................................51

4.3 Pembahasan ........................................................................................61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 66

5.1 Kesimpulan...................................... .................................................. 66

5.2 Saran................................................... .............................................. 67

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 68

LAMPIRAN .......................................................................................................... 69


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Direct Evaporative Cooling ........................................................... 6

Gambar 2.2 Indirect Evaporative Cooling ......................................................... 7

Gambar 2.3 Skematik Air cooler ........................................................................ 8

Gambar 2.4 Casing Air cooler ............................................................................ 9

Gambar 2.5 Blower Air cooler .......................................................................... 9

Gambar 2.6 Cooling Pad (sekat) ....................................................................... 10

Gambar 2.7 Bak Penampung Air Bawah .......................................................... 10

Gambar 2.8 Bak Penampung Air Atas .............................................................. 10

Gambar 2.9 Pompa Submersible (Pompa Celup) .............................................. 11

Gambar 2.10 Proses Evaporative Cooling ........................................................... 13

Gambar 2.11 Grafik Proses Evaporating Cooling ............................................... 15

Gambar 2.12 Diagram Psychrometric Chart ....................................................... 20

Gambar 2.13 Proses – Proses yang terjadi dalam Psychrometric Chart.............. 21

Gambar 3.1 Skematik Air cooler ....................................................................... 30

Gambar 3.2 Alur Penelitian Air cooler ............................................................. 32

Gambar 3.3 Gunting .......................................................................................... 33

Gambar 3.4 Palu ................................................................................................ 33

Gambar 3.5 Gerinda Tangan ............................................................................. 34

Gambar 3.6 Bor Listrik ..................................................................................... 34

Gambar 3.7 Obeng Plus..................................................................................... 35

Gambar 3.8 Kunci Pas ....................................................................................... 35

Gambar 3.9 Termokopel dan APPA.................................................................. 36

Gambar 3.10 Stopwatch ...................................................................................... 36


xv

Gambar 3.11 Higrometer dan Skala Pengukuran ................................................ 37

Gambar 3.12 Anemometer ................................................................................... 37

Gambar 3.13 Besi Siku ........................................................................................ 38

Gambar 3.14 Triplek 8 mm .................................................................................. 38

Gambar 3.15 Sumbu Marlon ................................................................................ 39

Gambar 3.16 Paku ................................................................................................ 39

Gambar 3.17 Baut dan Mur .................................................................................. 40

Gambar 3.18 Plastik Mika.................................................................................... 40

Gambar 3.19 Selang Air 5/8 inch ......................................................................... 41

Gambar 3.20 Roda ............................................................................................... 41

Gambar 4.1 Proses Evaporative Cooling dengan 2 Cooling Pad ..................... 53

Gambar 4.2 Proses Evaporative Cooling dengan 4 Cooling Pad ..................... 53

Gambar 4.3 Proses Evaporative Cooling dengan 6 Cooling Pad .................... 54

Gambar 4.4 Suhu Udara Bola Kering yang dihasilkan Air Cooler

untuk Berbagai Jumlah Cooling Pad ............................................. 62

Gambar 4.5 Energi Kalor yang Dilepas Udara (Qout) untuk Berbagai

Jumlah Cooling Pad ...................................................................... 63

Gambar 4.6 Efektivitas Pendingin Cooling Pad untuk Berbagai Jumlah

Cooling Pad ................................................................................... 63

Gambar 4.7 Jumlah Air yang Menguap per menit untuk Berbagai

Jumlah Cooling Pad ...................................................................... 64


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Variasi Penelitian yang dilakukan......................................................... 31

Tabel 3.2 Data Hasil Penelitian dengan Variasi 2 Cooling Pad ........................... 48



Tabel 4.1 Hasil Penelitian dengan 2 Cooling Pad ............................................... 50



Tabel 4.4 Hasil Penelitian dengan Variasi 2 Cooling Pad .................................... 52



Tabel 4.7 Data hasil Perhitungan Pertambahan Kandungan Air .......................... 60

Tabel 4.8 Data hasil Perhitungan Laju Aliran Massa dan Laju Aliran Volume

udara .................................... ................................................................ 60

Tabel 4.9 Data Hasil Perhitungan Energi Kalor Sensibel yang Dilepas Udara .... 60

Tabel 4.10 Data Hasil Perhitungan Efektivitas Pendinginan Cooling Pad ........... 60

Tabel 4.11 Data Hasil Perhitungan Jumlah Air yang Menguap per Menit ........... 60


1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang 1.1

Kondisi cuaca saat ini tidak menentu, sangat berpengaruh terhadap

kehidupan manusia dan lingkungan. Hal ini menimbulkan masalah - masalah

baru dan berpengaruh terhadap perkembangan teknologi. Teknologi berperan

penting untuk memenuhi segala tuntutan kebutuhan manusia. Salah satu

teknologi yang dibutuhkan adalah mesin penyejuk udara ruangan seperti Air

Conditioner (AC). Mesin penyejuk udara ada bermacam-macam diantaranya

adalah : AC Window, AC Split, AC Portable, air cooler, fan coil unit, dll.

Mesin penyejuk udara yang banyak dipergunakan pada saat ini adalah

AC. Pada umumnya AC dipakai di rumah, di ruang gedung-gedung sekolah

atau di ruang kerja, karena tempat – tempat tersebut harus dibuat senyaman

mungkin untuk mendukung dalam bekerja ataupun belajar. Bekerjanya AC

ditujukan untuk mengkondisikan udara di seluruh ruang.

Disamping kegunaannya bagi hidup manusia, AC juga membawa

dampak buruk bagi manusia. AC ikut berperan dalam pemanasan global. Salah

satu sumber menyatakan bahwa 6% dari pemanasan global disebabkan oleh

peggunaan AC yang menyalahi aturan, misalnya penggunaan freon. Freon tidak

ramah lingkungan karena menyebabkan lapisan ozon yang ada di atmosfer

bumi menjadi rusak, Hal ini menyebabkan ozon kehilangan fungsi utamanya

sebagai penangkal bahaya sinar ultra violet yang membahayakan manusia.


2

Dari segi penggunaan listrik, daya listrik yang dipergunakan AC cukup

tinggi. Harga AC cukup mahal dan perawatannya tidak mudah. Perlu tenaga

teknisi untuk memperbaikinya sendiri. Fungsi AC adalah untuk menyejukkan

udara dalam ruangan. Jika terlalu lama menggunakan AC akan berefek tidak baik

bagi kesehatan tubuh manusia karena kurangnya udara segar. Dapat menyebabkan

sick building syndrome, kulit atau mata menjadi kering. Cara lain yang bisa

dilakukan untuk menyejukkan udara ruangan adalah dengan mempergunakan air

cooler. Air cooler lebih murah dibanding AC. Daya listrik yang digunakan lebih

rendah dari AC. Air cooler bisa dipindah-pindah tempat dengan mudah. Dari segi

perawatan air cooler jauh lebih mudah dibandingkan AC. Meskipun

menghasilkan udara yang lebih lembab, tetapi kebutuhan udara segar tetap

terpenuhi.

Di pasaran ditemukan berbagai macam produk air cooler. Perubahan suhu

yang dihasilkan air cooler tidak sebesar yang dihasilkan AC. Penurunan suhu

udara pada air cooler desebabkan oleh adanya cooling pad yang dialiri air.

Cooling pad tidak dijual di pasar bebas, sehingga masyarakat kesulitan untuk

membuat ataupun merakit sendiri air cooler. Diperlukan cooling pad dari bahan

yang lain atau bahan pengganti bila ingin membuatnya sendiri

Berdasarkan latar belakang tersebut, penulis tertarik melakukan penelitian

tentang air cooler dengan menggunakan cooling pad dari bahan yang berbeda

Penulis memilih cooling pad yang terbuat dari bahan marlon, agar masyarakat

umum dapat meniru dan membuat air cooler sendiri tanpa kesulitan


3

Rumusan Masalah 1.2

Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut :

a. Bagaimanakah merancang dan membuat air cooler dengan cooling pad

yang terbuat dari bahan marlon ?

b. Bagaimanakah pengaruh jumlah cooling pad yang terbuat dari baha marlon

terhadap, (1) kondisi udara yang dihasilkan pada air cooler ? (2) jumlah air

yang menguap per menitnya ? (3) besarnya kalor yang di lepas udara untuk

menguapkan air ? (4) efektivitas air cooler.

Tujuan Penelitian 1.3

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Merancang dan membuat air cooler dengan cooling pad yang terbuat dari

bahan marlon

b. Mengetahui pengaruh jumlah cooling pad yang terbuat dari bahan marlon

terhadap (1) kondisi udara yang dihasilkan pada air cooler, (2) jumlah air

yang menguap per menitnya, (3) besarnya kalor yang dilepas udara untuk

menguapkan air, (4) efektivitas air cooler.

Batasan Masalah 1.4

Batasan-batasan dalam perancangan atau pembuatan air cooler meliputi :

a. Air cooler dirancang dengan ukuran p x l x t : 120 cm x 56 cm x 73 cm,

dengan ukuran cooling pad : 49 cm x 4 cm x 49 cm

b. Air cooler bekerja dengan sistem evaporative cooling.

c. Air cooler menggunakan cooling pad yang terbuat dari bahan marlon.

d. Jumlah total cooling pad : 6 buah


4

e. Jarak antar cooling pad : 7 cm

f. Di dalam ruangan air cooler terdapat 1 kipas dengan daya 100 watt, jumlah

sudu: 3 sudu, diameter kipas : 50,8 cm dan diameter sudu : 25 cm.

g. Menggunakan pompa jenis submersible (pompa celup) dengan daya 60

watt, tegangan listrik/frekuensi : 220 V/50 Hz, kapasitas pompa 3000 lt/jam,

dan head maksimum : 3 m

Manfaat Penelitian 1.5

Manfaat dari penelitian ini yaitu :

a. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi bagi orang lain yang

ingin melakukan penelitian sejenis.

b. Bagi penulis, mendapat pengalaman melakukan penelitian air cooler dengan

variasi jumlah cooling pad.

c. Dihasilkannya model air cooler

d. Bagi penulis, mampu mengetahui secara bijak mana yang lebih efektif

dalam penggunaan mesin pendingin udara di beberapa kondisi udara yang

berbeda.

Luaran Penelitian 1.6

Menghasilkan produk teknologi tepat guna berupa air cooler dengan

cooling pad yang terbuat dari bahan marlon dengan daya listrik total rendah.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Air cooler

Air cooler adalah sebuah peralatan yang berfungsi sebagai penyejuk udara

ruangan, yang juga dapat untuk melembabkan udara melalui proses penguapan

air. Air cooler dapat menyejukkan udara, dan menurunkan suhu udara sampai

kira-kira 5°- 6°C untuk kondisi udara masuk dengan suhu sekitar 30°C dan RH :

60% . Alat ini bisa disebut sebagai pengganti yang lebih sejuk dari kipas angin. Di

sisi lain, air cooler bisa menjadi alternatif atau pendukung AC (air conditioner).

Secara garis besar dalam proses pendinginannya air cooler hanya

menggunakan air biasa yang dipompa menggunakan selang tertampung pada bak

air bagian atas kemudian, air mengalir menuju lubang-lubang pada bak yang telah

dilubangi, dari bak bagian atas air mengalir ke cooling pad yang telah dibuat dari

bahan jenis marlon maka pada bagian ini cooling pad akan selalu basah.

Kemudian fan dalam komponen air cooler tersebut akan menyemprotkan angin

pada cooling pad yang sudah basah sehingga hembusan angin yang keluar

menjadi dingin. Daya air cooler yang lebih rendah dibandingkan dengan AC yang

bekerja dengan siklus kompresi uap, air cooler lebih unggul dalam hal

penghematan listrik dibanding AC, sangat efektif juga dalam penggunaanya

sebagai penyejuk udara. Kelembapan adalah konsentrasi uap air di udara, standar

kelembapan udara yang baik bagi kesehatan manusia pada kisaran 45% - 65%

sebagai tingkat yang ideal.


6

2.1.2 Tipe Desain Air cooler

a. 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 cooling pad yang dibasahi, yang menyediakan permukaan

yang luas untuk penguapan air ke udara. Air dialirkan di bagian atas cooling pad

sehingga dapat menetes ke dalam cooling pad dan terus menjaga membran dalam

keadaan basah. Setiap kelebihan air yang menetes keluar dari bagian bawah

membrane dikumpulkan dalam bak penampungan air kemudian diedarkan

kembali ke atas. 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 kalor sensibel dari udara dipindahkan

ke air dan menjadi kalor laten yang menyebabkan suhu udara menjadi dingin.

(Karpiscak, 1994, p.3)

Gambar 2.1 Direct evaporative cooling

(Sumber: https://ouc.bizenergyadvisor.com/article/evaporative-cooling)


https://ouc.bizenergyadvisor.com/article/evaporative-cooling

7

b. 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 (outdoor air) 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 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/article/evaporative-cooling)


https://ouc.bizenergyadvisor.com/article/evaporative-cooling

8

2.1.3 Bagian – bagian Air cooler

Pada Gambar 2.3 menyajikan gambar skema air cooler. Yang di

pergunakan di dalam penelitian, (a) casing (b) kipas (c) pompa submersible (d)

cooling pad (e) penampung air bawah (f) penampungan air atas

Gambar 2.3 Skematik air cooler

a. Casing

Bagian yang merupakan frame atau rangka dari sebuah air cooler agar udara

hasil pengolahan air cooler tidak keluar kemana-mana dan aliran udara yang

dihasilkan sesuai dengan arah yang ditentukan. Gambar 2.4 menyajikan gambar

casing air cooler.

f

a

c

d

e

b

Udara

Masuk

Udara

Keluar

A B


9

Gambar 2.4 Casing air cooler

b. Kipas Angin

Kipas angin merupakan peralatan yang berfungsi mengalirkan udara luar

yang akan dikondisikan untuk masuk melewati saluran masuk cooling pad serta

keluar melalui saluran output. Gambar 2.5 menyajikan gambar kipas.

Gambar 2.5 Blower air cooler

(Sumber : www.google.com)

c. Cooling Pad

Coooling pad merupakan bagian yang berfungsi sebagai media pendingin

untuk proses evaporative cooling dan juga sebagai media yang memungkinkan

kontak antara udara dengan air. Cooling pad ini terbuat dari bahan jenis marlon.

Gambar 2.6 menyajikan gambar cooling pad.


http://www.google.com/

10

Gambar 2.6 Cooling Pad (Sekat)

d. Bak Penampung Air

Bak penampungan air berfungsi untuk menampung air yang akan

disirkulasikan dalam sistem air cooler. Gambar 2.7 dan 2.8 menyajikan gambar

bak penampung air bawah dan bak penampung air atas

Gambar 2.7 Bak penampung air bawah

Gambar 2.8 Bak penampung air atas


11

e. Pompa

Pompa berfungsi mensirkulasikan air dari bak penampungan air di bawah

menuju ke bak penampungan air yang ada di bagian atas cooling pad. Untuk

pompa yang digunakan penelitian ini jenis pompa submersible (pompa celup).

Gambar 2.9 menyajikan contoh gambar pompa submersible (pompa celup).

Gambar 2.9 Pompa submersible (pompa celup)

(Sumber : www.google.com)

2.1.4 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.


http://www.google.com/

12

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. Bisa dilihat pada

Gambar 2.10 menyajikan proses dari evaporative cooling.

Evaporative cooling sangat ideal untuk area terbuka yang lebih besar.

Mendinginkan daerah yang luas seperti gudang, stadion olah raga, rumah kaca,

area pertokoan ataupun, 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 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.

Proses evaporative cooling ini juga sering disebut dengan proses

pendinginan adiabatik yaitu suatu proses pengkondisian udara yang dilakukan


13

dengan membiarkan kontak langsung antara udara dengan air, sehingga terjadi

perpindahan kalor dan perpindahan massa antara keduanya.

Gambar 2.10 Proses evaporative cooling

(Sumber : https://www.jmatek.co.id/)

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

evaporative cooling adalah sama karena proses semacam ini terjadi di sepanjang

garis olah basah (wB) yang konstan.

Beberapa fakta yang terjadi dalam proses pendinginan udara dengan 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.


https://www.jmatek.co.id/

14

b. Temperatur bola basah udara tetap konstan, temperatur bola kering turun, dan

temperatur dew point naik.

Dari pengertian diatas, dapat diturunkan persamaan untuk menyatakan

proses saturasi adiabatik dari campuran udara – uap air, yaitu jumlah kalor

sensibel yang dilepas adalah sama dengan jumlah kalor laten yang diserap, atau

secara matematis untuk satu satuan massa udara, dapat dinyatakan dengan

Persamaan (2.1) :

(ca + cw) ( Tdb – Twb) = Lv (wB – wA)................................................................(2.1)

pada Persamaan (2.1)

ca : kalor jenis udara kering, kJ/kg.K

cw : kalor jenis uap air, kJ/kg.K

wB : kelembapan spesifik udara setelah proses, kgair/kgudara

wA : kelembapan spesifik udara sebelum proses kgair/kgudara

Tdb : temperatur bola kering, K

Twb : temperatur bola basah, K

Lv : kalor laten penguapan air , kJ/kg

Syarat agar proses pendinginan evaporative cooling dapat berlangsung

dengan baik adalah kondisi lingkungan yang kalor dan kering, yaitu lingkungan

yang memiliki suhu tinggi dan temperatur bola basah yang relatif rendah.

Dibandingkan dengan pendinginan sistem refrigerasi, pendinginan evaporative


15

cooling jauh lebih murah. Biaya awal yang dikeluarkan untuk membuat sebuah

sistem pendinginan refrigerasi untuk ukuran yang sama, dan energi listrik yang

dibutuhkan untuk pengoprasian alat pendingin evaporative cooling pada

umumnya kurang dari satu per lima kali dari energi yang dibutuhkan untuk alat

pendingin refrigerasi. Hal inilah yang membuat alat pendingin evaporative

cooling menjadi pilihan yang disukai di daerah dengan kondisi udara lingkungan

yang mengijinkan. Berikut Gambar 2.11 menyajikan grafik proses evaporative

cooling

Gambar 2.11 Grafik proses evaporative cooling

(Sumber : https://www.engineeringtoolbox.com/)

2.1.5 Kondisi Udara

Kondisi udara dapat dinyatakan:

a. Temperatur Bola Kering ( Dry Bulb Temperature ) (Tdb)

D

A

B

WA

WB

C

hA hC

WD

Vs(A)


https://www.engineeringtoolbox.com/

16

Temperatur bola kering adalah temperatur udara yang ditunjukkan oleh

termometer biasa. Informasi ini cukup sederhana, namun tidak mampu

memberikan keterangan yang lengkap karena temperatur bola kering hanya

menyatakan derajat kandungan kalor sensibel dari suatu substansi, tidak

menyatakan kandungan kalor laten di dalam udara

b. Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature ) (Twb)

Penjelasan sederhana mengenai temperatur bola basah adalah temperatur

paling rendah yang mampu ditunjukkan oleh termometer yang bolanya dililit

dengan kain atau sumbu basah ketika termometer diletakkan di tempat yang

dilalui aliran udara. Kalor laten penguapan ditentukan oleh temperatur bola basah,

bukan temperatur bola kering karena penguapan aktual terjadi pada pembacaan

temperatur bola basah. Ketika udara yang tidak jenuh berhembus melalui

termometer bola basah, air dari permukaan yang dibasahi akan menguap, dan

kalor laten yang diserap oleh proses penguapan air menyebabkan turunnya

temperatur yang ditunjukkan oleh termometer. Pada kondisi kesetimbangan,

temperatur yang ditunjukkan oleh termometer akan konstan. Temperatur inilah

yang disebut dengan temperatur bola basah.

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)tertentu saat menyatakan kandungan uap air sebenarnya dalam udara. Untuk

mengetahui besar kelembapan spesifik (w) dapat ditentukan dengan melihat


17

psychrometric chart dinyatakan dengan skala vertikal yang terletak pada batas

kanan dari diagram.

d. Kelembapan Relatif ( Relative Humidity ) (RH)

Kelembapan relatif adalah perbandingan anatara banyak uap air yang,

terdapat dalam 1 kg udara kering dengan banyaknya uap air maksimum yang

dapat dikandung dalam 1 kg udara kering pada temperatur dan tekanan yang

sama. Kelembapan relatif merupakan ukuran derajat kejenuhan udara pada bola

kering (Tdb) tertentu. Besaran ini menyatakan presentase kejenuhan udara. RH =

100% berarti udara dalam keadaan jenuh dan RH = 0% berarti udara dalam

keadaan kering sempurna. RH dapat pula 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. Temperature Dew Point (Tdp)

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. Temperatur dew-

point (Tdp) didefinisikan sebagai temperatur dimana uap air dalam udara yang

didinginkan mulai mengembun. Hal ini berarti udara harus didinginkan mencapai

temperatur dew-point (Tdp) untuk mengurangi kandungan uap air yang ada di

dalamnya.


18

f. Volume Spesifik (v)

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

dapat dicari pada 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 0°C. Harga

entalpi nol untuk uap air berada pada air jenuh bersuhu 0°C, yang bidang datanya

sama dengan yang digunakan untuk tabel-tabel uap (steam). Nilai entalpi dapat

dicari dengan bantuan psychrometric chart.

2.1.6 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. Untuk lebih jelas lagi kita bisa melihat pada Gambar

2.12 tentang kondisi dan sifat-sifat udara pada psychrometric chart. Temperatur

bola kering (Tdb) ditunjukkan oleh garis-garis vertikal yang ditarik dari sumbu


19

horisontal diagram. Temperatur bola kering adalah ukuran dari kalor sensibel, dan

perubahan dari temperatur bola kering menyatakan perubahan dari kalor 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 adalah merupakan indikator dari kalor

total (jumlahan 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 (v) 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 diagram.


20

Oleh karena itu, Dari psychrometric chart ini akan membantu dalam perhitungan

dan menganalis kerja dan perpindahan energi dari proses dan siklus sistem

penyegaran udara.

Gambar 2.12 Diagram psychrometric chart

(Sumber: https://lehighcheme.wordpress.com/2013/11/23/psychrometric-chart-2/)

Proses yang biasa dilakukan untuk mengkondisikan udara meliputi: (a)

proses pemanasan sensibel (sensible heating), (b) proses pendinginan sensibel

(sensible cooling), (c) proses penaikkan kelembapan spesifik (humidifying), (d)

proses penurunan kelembapan spesifik (dehumidifying), (e) proses pemanasan dan

penaikan kelembapan spesifik (heating and humidifying), (f) pendinginan dan

penurunan kelembapan spesifik (cooling and dehumidifying), (g) proses

pendinginan dan penaikkan kelembapan spesifik (evaporative cooling), (h) proses

pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and dehumidifying).


https://lehighcheme.wordpress.com/2013/11/23/psychrometric-chart-2/

21

Gambar 2.13 menyajikan delapan proses perlakuan udara dalam psychrometric

chart. Proses pada air cooler berlangsung dengan cara evaporative cooling.

Gambar 2.13 Proses – proses yang terjadi dalam psychrometric chart

(Sumber: https://knowledge.autodesk.com/)

Proses-proses tersebut adalah:

a. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan adalah proses penurunan

kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses ini, terjadi

penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume

spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik. Sedangkan

kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami

penurunan, tergantung dari prosesnya.

b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)

Proses pemanasan sensibel (heating) adalah proses penambahan kalor

sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola


https://knowledge.autodesk.com/

22

kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan

temperatur titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun

kelembapan relatif mengalami penurunan.

c. Proses pendinginan dan menaikkan kelembapan (evaporative cooling)

Proses evaporative cooling berfungsi menurunkan temperatur dan

menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan

temperatur bola kering, 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.

d. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)

Proses pendinginan sensibel adalah proses pengambilan kalor sensibel dari

udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan,

terjadi penurunan pada temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume

spesifik, namun terjadi peningkatan kelembapan relatif. Pada kelembapan spesifik

dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan.

e. Proses penaikkan kelembapan (humidifying)

Proses humidifying merupakan proses penambahan kandungan uap air ke

udara tanpa merubah temperatur bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi,

temperatur bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik.

f. Proses penurunan kelembapan (dehumidifying)

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.


23

g. Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)

Proses heating and dehumidifying menunjukkan kenaikan 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.

h. Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying)

Pada proses heating and humidifying udara dikalorkan disertai penambahan

uap air. Pada proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur

bola basah, temperatur bola kering.

2.1.7 Perhitungan pada Psychrometric chart

a. Pertambahan kandungan uap air

Pertambahan kandungan uap air pada proses evaporative cooling dapat

dihitung dengan Persamaan (2.2) :

∆w = wB – wA..…………………………………………………………..….(2.2)

Pada Persamaan (2.2) :

wB : kelembapan spesifik udara keluar dari cooling pad (kgair/kgudara).

wA : kelembapan spesifik udara masuk ke cooling pad (kgair/kgudara).

ΔW : pertambahan kandungan uap air (kgair/kgudara).

b. Laju aliran volume udara (Qudara)

Laju aliran volume udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3):

Qudara = VA x AA .…………………………………………………………….(2.3)



24

Qudara : debit aliran udara (m3/s)

VA : kecepatan aliran udara dititik A (m/s)

AA : luas penampang di titik A (m2)

c. Laju aliran massa udara (Qmassa)

Laju aliran massa udara di titik A dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):

Qmassa =

…………………………………………..........……..….…..(2.4)


Qmassa : laju aliran massa udara (kgudara/s)

(Vs)A : volume spesifik di titik A (m3/kg)

VA : kecepatan aliran udara dititik A (m/s)

AA : luas penampang di titik A (m2)

d. Energi yang dilepas udara (Qout)

Besarnya energi sensibel yang di lepas udara yang terjadi pada proses

evaporative cooling dapat dihitung dengan persamaan (2.5) :

Qout = Qmassa x (hA-hC)........................................................................................(2.5)


Qout : energi kalor sensibel yang dilepas udara (kJ/s)


hA : entalpi di titik A (kJ/kgudara)

hC : entalpi di titik C (kJ/kgudara)

e. Efektivitas cooling pad


25

Efektivitas cooling pad dinyatakan dengan perbandingan antara besarnya

penurunan suhu udara kering yang di capai dengan besarnya maksimum

penurunan suhu udara yang mungkin di capai dinyatakan dengan persamaan (2.6):

..........................................................(2.6)


TdbB : suhu udara bola kering di titik B (oC)

TdbA : suhu udara bola kering di titik A (oC)

TwbA : suhu udara basah di titik A (oC)

f. Jumlah air yang menguap per menit

Jumlah air yang menguap per menit dapat dihitung dengan Persamaan (2.7):

ṁ = ΔW x Qmassa...................................................................................................(2.7)


ṁ : jumlah air yang menguap per menit (kgudara/menit)

ΔW : pertambahan kandungan uap air (kgair/kgudara).


2.1.8 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara

Sistem penyegaran udara untuk kenyamanan manusia dirancang agar

temperatur, kelembapan, kebersihan dan pendistribusian udara dapat

dipertahankan pada keadaan yang diinginkan. Oleh sebab itu, perancangan harus

mempertimbangkan faktor-faktor pemilihan sistem penyegaran udara. Adapun

faktor-faktor pemilihan sistem penyegaran udara meliputi:


26

a. Faktor kenyamanan

Kenyamanan pada sistem penyegaran udara yang dirancang ditentukan oleh

beberapa parameter, antara lain: aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas

ventilasi, tingkat kebisingan dan interior ruangan. Tingkat keadaan pada sistem

penyegaran udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan yang ada pada

mesin penyegar udara.

b. Faktor ekonomi

Dalam proses pemasangan, operasi dan perawatan, serta sistem pengaturan

yang digunakan harus diperhitungkan pula segi-segi ekonominya. Oleh sebab itu,

dalam percancangan sistem penyegaran udara harus mempertimbangkan biaya

awal, operasional dan biaya perawatan yaitu sistem tersebut dapat beroperasi

maksimal dengan biaya total yang serendah-rendahnya.

c. Faktor operasi dan perawatan

Pemilihan sistem penyegaran udara yang paling disukai adalah sistem yang

mudah dipahami konstruksi, susunan dan cara menjalankannya. Beberapa faktor

pertimbangan operasi dan perawatan meliputi:

konstruksi sederhana

Tahan lama

Mudah perawatannya

Mudah direparasi apabila ada kerusakan ‘

Efisiensi tinggi

Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi


27

2.2 Tinjauan Pustaka

Miske (2009) telah melakukan penelitian air cooler yang bertujuan untuk

mendapatkan evaporative cooler yaitu evaporative cooler portable yang dapat

dipakai di tempat-tempat yang panas dan kering. Penelitian dilakukkan secara

eksperimen, tujuan dari penelitian untuk mengetahui karakteristik air cooler yang

di buatnya. Hasil dari penelitian ini adalah : (a) evaporative cooler hasil

rancangan memiliki efektivitas maksimum 91,43% (b) efektivitas evaporative

cooler akan semakin meningkat apabila jumlah pad lebih banyak dan kecepatan

udara semakin rendah (c) efektivitas evaporative cooler akan semakin meningkat

jika pad diletakkan dekat dengan cerobong (d) laju penguapan air meningkat jika

kecepatan udara semakin tinggi.

Arief (2020) telah melakukan penelitian air cooler yang bertujuan : (a)

menganalisis pengaruh material cooling pad dan tebal cooling pad (b)

mempelajari kecepatan aliran udara, terhadap penurunan temperatur. (c)

Menganalisis kenaikan kelembapan (RH), efisiensi dan EER (Efficiency Energy

Ratio) air cooler. Penelitian ini diilakukkan secara eksperimen. Hasil dari

penelitian ini adalah : (a) Penurunan temperatur terbesar 2,38 °C. untuk serat

pelepah pisang (tebal 10 mm, vudara 1,5 m/s, temperatur media pendingin 18°C.

dan 2,34 untuk serat rami (tebal 50 mm, vudara 2,3 m/s, temperatur media

pendingin 18°C, (b) kenaikan kelembapan terbesar 15,29% pada serat pelepah

pisang ( tebal 50 mm, vudara 2,5 m/s, temperatur media pendingin 22°C), (c)

efisiensi air cooler 47,06% pada serat pelepah pisang (tebal 10 mm, vudara 1,5 m/s,


28

temperatur media pendingin 18°C), angka EER paling besar 7,62 pada serat rami (

tebal 50 mm, vudara 2,5 m/s, temperatur media pendingin 18°C).

Selrianus (2008) telah melakukan penelitian air cooler yang bertujuan : (a)

mencari dan memilih bahan bersifat alamiah yang bisa digunakan sebagai bahan

untuk cooling pad pada evaporative cooler (b) meningkatkan efisiensi

pendinginan (ƞevap) dari evaporative cooler (c) mempelajari pengaruh kecepatan

aliran udara, ketebalan, temperatur bola kering (Tdb) udara masuk, dan temperatur

air yang mengalir di cooling pad terhadap efisiensi pendinginan Penelitian ini

dilakukan secara eksperimen. Hasil dari penelitian ini diperoleh efisiensi

pendinginan ijuk maksimal 50% dan serabut kelapa 51% serta kecepatan udara

yang mengalir pada serabut kelapa paling tinggi. Selain itu efisiensi pendinginan

rata-rata cooling pad yang terbuat dari bahan serabut kelapa lebih baik dari pada

ijuk.

Anastasia (2016) telah melakukan penelitian air cooler yang bertujuan : (a)

untuk mengetahui besaarnya penurunan suhu dan besarnya kenaikkan efisiensi air

cooler dalam berbagai variasi penelitian. Penelitian dilakukan secara eksperimen

dengan memvariasikan kecepatan udara yang mengalir di dalam air cooler : (1)

kecepatan kipas low (2) kecepatan kipas medium (3) kecepatan kipas high. Hasil

terendah dari udara kering dan udara basah yang dihasilkan diperoleh dari kondisi

udara kering masuk (Tdbin) sebesar 31,5°C dan kondisi udara basah masuk (Twbin)

sebesar 21°C. Suhu udara kering keluar (Tdbout) terendah dari variasi cooling pad

sponge dan mesin pengering adalah menggunakan balok es dengan kecepatan

udara high, dengan Tdbout sebesar 31,95°C. Suhu udara basah keluar (Twbout)


29

terendah dari variasi cooling pad sponge dan mesin pengering adalah 29°C. Hasil

terendah dari udara kering dan udara basah yang dihasilkan diperoleh dari kondisi

udara kering masuk (Tdbin) sebesar 54,03°C dan kondisi udara basah masuk (

Twbin) sebesar 29°C.

Ekadewi, Fandi, selrianus (2007) telah melakukan penelitian air cooler yang

bertujuan untuk mengetahui kinerja air cooler, yang meliputi penurunan

temperatur bola kering (Tdb), efektivitas air cooler dan laju penguapan air.

Penelitian dilakukan secara eksperimen. Hasil dari penelitian ini adalah (a) aliran

udara dengan kecepatan rendah menghasilkan efektivitas lebih tinggi dan

memerlukan laju penguapan air lebih sedikit (b) semakin tinggi temperatur bola

kering dan semakin rendah RH udara masuk maka, semakin tinggi efektivitas

evaporative cooler (c) semakin rendah temperatur air yang air yang membasahi

bantalan, semakin sedikit laju penguapan air (d) semakin tebal bantalan semakin

bagus kinerja air cooler (e) serabut kelapa dapat digunakan sebagai bantalan

dalam air cooler


30

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. Cooling pad di

buat dari bahan lokal, pada air cooler ini menggunakan bahan marlon.

Gambar 3.1 Skematik air coole

Keterangan Gambar 3.1 :

a : Saluran air (selang)

f

e

d

b

a c

Udara

Masuk

Udara

Keluar

A

B air air

air


31

b : Kipas angin

c : Bak penampungan air atas

d : Bak penampung air bawah

e : Cooling pad (dengan bahan marlon)

f : Pompa submersible

3.2 Variasi Penelitian

Penelitan dilakukan dengan memvariasikan jumlah cooling pad yang di

pasang/ di pakai di dalam air cooler (Tabel 3.1)

Tabel 3. 1 Variasi penelitian yang dilakukan

3.3 Metode Penelitian

Metode penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium

Perpindahan Kalor, Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

3.4 Alur Penelitian

Alur penelitian mesin penyejuk udara (air cooler) yang dilakukan disajikan

dalam Gambar 3.2


32

Tidak

Ya

Tidak

Gambar 3.2 Alur penelitian air cooler

Mulai

Perancangan air cooler

Persiapan alat dan bahan

Pembuatan air cooler

Uji coba

baik ?

Pemilihan variasi jumlah cooling pad

(a) 2 cooling pad (b) 4 cooling pad (c) 6 cooling pad

Pengambilan data

Melanjutkan

variasi ?

Pengolahan data, analisis data,

pembahasan, kesimpulan, dan

saran

Selesai

Ya


33

3.5 Alat dan Bahan yang digunakan

Pembuatan mesin air cooler yang sederhana ini diperlukan beberapa alat

dan bahan.

3.5.1 Alat yang digunakan untuk membuat alat

Alat yang digunakan dalam pembuatan mesin air cooler yang sederhana ini

adalah sebagai berikut :

a. Gunting

Gunting digunakan untuk memotong suatu benda seperti lakban, selang,

plastik, marlon dan lain sebagainya. Gambar 3.3 menyajikan gambar gunting

Gambar 3.3 Gunting

b. Palu

Palu digunakan untuk memukul atau memasang paku. Gambar 3.4

menyajikan gambar palu.

Gambar 3.4 Palu


34

c. Gerinda tangan

Gerinda tangan digunakan untuk memotong besi siku. Gambar 3.5

menyajikan gambar gerinda tangan.

Gambar 3.5 Gerinda tangan

d. Bor listrik

Bor listrik ini digunakan untuk membuat lubang pada bak pemancur air.

Mata bor yang digunakan memiliki diameter 8 mm. Gambar 3.6 menyajikan

gambar bor listrik.

Gambar 3.6 Bor listrik


35

e. Obeng

Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Gambar 3.7

menyajikan gambar obeng.

Gambar 3.7 Obeng plus

f. Kunci pas

Kunci pas digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Gambar

3.8 menyajikan kunci pas.

Gambar 3.8 Kunci pas

3.5.2 Alat ukur yang digunakan

Dalam pengambilan data pada penelitian ini, diperlukan alat ukur. Alat ukur

yang digunakan untuk pengambilan data adalah sebagai berikut :


36

a. Termokopel dan APPA

Termokopel dan APPA berfungsi untuk mengukur suhu pada saat dilakukan

pengambilan data. Gambar 3.9 menyajikan termokopel dan APPA yang

digunakan dalam pengambilan data.

Gambar 3.9 Termokopel dan APPA

b. Stopwatch

Stopwatch berfugsi untuk mengukur lama waktu saat melakukan

pengambilan data penelitian. Gambar 3.10 merupakan stopwatch yang digunakan

dalam pengambilan data.

Gambar 3.10 Stopwatch

(Sumber : https://www.thomassci.com/)

c. Higrometer

Higrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara. Di dalam

higrometer terdapat 2 termometer, termometer bola basah dan termometer bola


https://www.thomassci.com/

37

kering. Termometer-termometer tersebut dipergunakan untuk mengukur suhu

udara kering serta suhu udara basah. Dengan diketahui suhu udara basah dan suhu

udara kering, kelembapan udara dapat diketahui. Kelembapan dapat dicari dengan

bantuan alat tersebut atau dengan pyschrometric chart Gambar 3.11 merupakan

higrometer yang digunakan dalam pengambilan data.

Gambar 3.11 Higrometer dan skala pengukuran

d. Anemometer

Anemometer berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan aliran udara yang

masuk ke air cooler melalui kipas. Gambar 3.12 merupakan anemometer yang

digunakan dalam pengambilan data.

Gambar 3.12 Anemometer

(b) (a)


38

3.5.3 Bahan yang digunakan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan mesin air cooler adalah sebagai

berikut :

a. Besi siku

Besi siku ini digunakan untuk membuat kerangka cooling pad. Gambar 3.

13 menyajikan gambar besi siku.

Gambar 3.13 Besi siku

b. Triplek

Triplek ini digunakan untuk membuat kerangka mesin air cooler. Dalam

pembuatan mesin air cooler ini digunakan triplek berukuran 8mm. Gambar 3.14

menyajikan gambar triplek dengan ukuran 8mm.

Gambar 3.14 Triplek 8 mm


39

c. Sumbu marlon

Sumbu marlon digunakan sebagai bahan cooling pad. Gambar 3.15

menyajikan gambar sumbu marlon. Diameter sumbu marlon = 5 mm, panjang =

49 cm, jumlah sumbu horisontal = 24, jumlah sumbu vertikal = 20.

Gambar 3.15 Sumbu marlon

d. Paku

Paku digunakan untuk menyambung papan dengan box alat yang digunakan.

Gambar 3.16 menyajikan gambar paku.

Gambar 3.16 Paku


40

e. Baut dan mur

Baut berfungsi untuk mengencangkan antara besi siku terhadap plat besi.

Gambar 3.17 menyajikan gambar baut dan mur.

Gambar 3.3 Baut dan mur

f. Plastik mika

Plastik mika ini berfungsi untuk melapisi bak penampung bagian bawah,

agar air tidak bocor dan melapisi dinding-dinding mesin air cooler bagian dalam,

agar tidak terkena air. Gambar 3.18 menyajikan gambar plastik mika.

Gambar 3.4 Plastik mika


41

g. Selang air 5/8 inch

Selang ini berfungsi untuk mengalirkan air dari bak penampung air bagian

bawah menuju bak pencurah air (bak penampung bagian atas). Ukuran selang

yang digunakan dalam penelitian ini yaitu 5/8 inch. Gambar 3.19 menyajikan

gambar selang berukuran 5/8 inch.

Gambar 3.5 Selang air 5/8 inch

h. Roda

Roda ini berfungsi untuk memudahkan memindahkan mesin air cooler ke

tempat lain. Gambar 3.20 menyajikan gambar roda.

Gambar 3.20 Roda


42

3.5.4 Komponen Pendukung

Dalam penelitian ini, komponen pendukung yang digunakan untuk

melengkapi kinerja alat ini adalah :

a. Pompa aquarium

Pompa air digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampung air yang di

bawah ke bak pemancur air yang berada di atas. Gambar 3.21 menyajikan gambar

pompa yang digunakan.

Spesifikasi pompa aquarium yang digunakan :

Daya pompa : 60 W

Tegangan listrik : 220 V/50 Hz

Qmax : 2,86 lt/det

Hmax : 3,0 m

Ukuran : 17 cm x 10,5 cm x 13 cm

Gambar 3.21 Pompa submersible

b. Kipas angin

Kipas angin merupakan peralatan yang berfungsi mengalirkan udara luar

yang akan dikondisikan untuk masuk melewati saluran masuk cooling pad serta


43

keluar melalui saluran output. Gambar 3.22 menyajikan gambar kipas yang

digunakan.

Spesifikasi kipas angin yang digunakan :

Jumlah sudu : 3 sudu

Daya kipas : 100 W

Diameter kipas : 50,8 cm

Diameter sudu : 25 cm

Gambar 3.22 Blower air cooler

a. Bak pencurah air (bak penampung air bagian atas)

Bak pencurah air digunakan untuk menampung air yang akan disirkulasikan

dalam sistem. Jumlah bak pencurah 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 baris lubang


44

adalah 16. Bak pencurah air yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.23

Gambar 3.23 Bak pencurah air

d. Cooling pad

Coooling pad merupakan bagian yang berfungsi sebagai media untuk proses

evaporative cooling, dan juga sebagai media yang memungkinkan kontak antara

udara dengan air. Gambar 3.24 menyajikan gambar cooling pad yang terbuat dari

marlon

Spesifikasi cooling pad yang digunakan :

Ukuran : 49 cm x 4 cm x 49 cm

Bahan cooling pad : Marlon

Jumlah cooling pad yang dipakai : 6 Buah

Δx : 1,5 cm

Δy : 1,5 cm

Jumlah baris benang vertikal : 24

Jumlah baris benang horizontal : 20


45

Gambar 3.24 Cooling pad

3.6 Proses Pembuatan air cooler

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan air cooler, sebagai

berikut :

a. Merancang skema air cooler.

b. Membuat kerangka mesin dengan menggunakan triplek berukuran 8 mm

sesuai ukuran yang ditentukan.

Δx = 1,5 cm

Diameter kain : 5 mm

49 c

m

Δy =

1,5

cm

49 cm


46

c. Melapisi kerangka dalam 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 air cooler.

j. Memasang selang, pompa air, dan kipas.

3.7 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data pada penelitian 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 pencurah air atau bak penampung air bagian atas.

f. Menyiapkan termokopel, APPA, higrometer, dan anemometer yang sudah

dikalibrasi.


47

g. Mengukur kondisi udara sekitar sebelum memulai pengamatan dengan

tujuan untuk mengetahui suhu udara sebelum masuk ke dalam air cooler.

h. Menyalakan air cooler

i. Mengukur kecepatan aliran 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.

n. Data-data variabel yang diambil meliputi :

1. Waktu

2. TdbA

3. TwbA

4. TdbB

5. TwbB

6. RH

7. Kecepatan aliran udara

3.8 Cara Memperoleh Data

Data-data penelitian yang diperoleh dari nilai-nilai yang ditampilkan oleh

alat ukur.

Hari 1 pengambilan data dengan menggunakan 2 hingga 6 cooling pad


48

Tabel 3.2 Data hasil penelitian dengan variasi 2 cooling pad

No t

(menit)

Kondisi Udara Masuk

(A)

Kondisi Udara Keluar

(B)

VA

(m/s) TdbA

(oC)

TwbA

(oC)

wA

(kgair/kgudar)

TdbB

(oC)

TwbB

(oC)

wB

(kgair/kgudar)

1

2

3

4

5


No t

(menit)

Kondisi Udara Masuk

(A)


(B)

VA

(m/s) TdbA

(oC)

TwbA

(oC)

wA

(kgair/kgudar)

TdbB

(oC)

TwbB

(oC)

wB

(kgair/kgudar)

1

2

3

4

5


No t

(menit)

Kondisi Udara Masuk

(A)


(B)

VA

(m/s) TdbA

(oC)

TwbA

(oC)

wA

(kgair/kgudar)

TdbB

(oC)

TwbB

(oC)

wB

(kgair/kgudar)

1

2

3

4

5


49

3.9 Cara Melakukan Pembahasan

Setelah melakukan pengolahan data, dilakukan proses pembahasan.

Pembahasan dilakukan dengan memperhatikan data-data dan hasil penelitian yang

telah dihasilkan oleh peneliti-peneliti sebelumnya dan harus menjawab tujuan.

3.10 Cara Pembuatan Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan merupakan intisari dari hasil penelitian yang sudah dilakukan

dan kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian yang dilakukan. Saran

diberikan untuk memperbaiki hasil penelitian agar penelitian yang dilakukan di

masa mendatang dapat lebih baik dari yang sekarang dilakukan.


50

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Hasil penelitian data pada saat pengujian mesin penyejuk udara dengan daya

listrik rendah (air cooler) yang meliputi : selang waktu, temperatur bola kering

udara masuk (TdbA), temperatur bola basah udara masuk (TwbA), temperatur bola

kering udara keluar (TdbB), dan temperatur bola basah udara keluar (TdbB),

disajikan pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3. Kelembapan udara dihasilkan

dari pembacaan pada psychrometric chart atau pada higrometer.

Tabel 4.1 Hasil penelitian dengan 2 cooling pad

No t

(menit)

Kondisi Udara Masuk

(A)


(B)

VA

(m/s) TdbA

(oC)

TwbA

(oC)

wA

(kgair/kgudar)

TdbB

(oC)

TwbB

(oC)

wB

(kgair/kgudar)

1 10 30,3 23 0,015 26,8 23 0,0161 2,7

2 20 30,3 23 0,015 26,8 23 0,0161 2,7

3 30 30,3 23 0,015 26,8 23 0,0161 2,7

4 40 30,3 23 0,015 26,5 23 0,0163 2,7

5 50 30,3 23 0,015 26,5 23 0,0163 2,7


No t

(menit)

Kondisi Udara Masuk

(A)


(B)

VA

(m/s) TdbA

(oC)

TwbA

(oC)

wA

(kgair/kgudar)

TdbB

(oC)

TwbB

(oC)

wB

(kgair/kgudar)

1 10 30,3 23 0,015 25,6 23 0,0169 2,7

2 20 30,3 23 0,015 25,5 23 0,0168 2,7

3 30 30,3 23 0,015 25,4 23 0,0167 2,7

4 40 30,3 23 0,015 25,5 23 0,0168 2,7

5 50 30,3 23 0,015 25,6 23 0,0169 2,7


51


No t

(menit)

Kondisi Udara Masuk

(A)


(B)

VA

(m/s) TdbA

(oC)

TwbA

(oC)

wA

(kgair/kgudar)

TdbB

(oC)

TwbB

(oC)

wB

(kgair/kgudar)

1 10 30,3 23 0,015 25,6 23 0,0169 2,7

2 20 30,3 23 0,015 25,4 23 0,0167 2,7

3 30 30,3 23 0,015 25,4 23 0,0167 2,7

4 40 30,3 23 0,015 25,2 23 0,0170 2,7

5 50 30,3 23 0,015 25,2 23 0,0170 2,7

4.2 Pengolahan Data

Psychrometric chart dapat dipergunakan untuk mengetahui sifat-sifat udara

pada tekanan udara luar. Psychrometric chart dapat memberikan data-data yang

diperlukan dalam perhitungan dan pengolahan data. Psychrometric chart dapat

digunakan untuk melihat pengaruh jumlah cooling pad terhadap karakteristik air

cooler. Dalam menggambarkan hasil penelitian pada psychrometric chart, ada

beberapa data yang diperlukan yaitu temperatur bola kering udara masuk (TdbA),

temperatur bola basah udara masuk (TwbA), temperatur bola kering udara keluar

(TdbB), dan temperatur bola basah udara keluar (TwbB). Kelembapan udara masuk

dan keluar merupakan hasil pembacaan pada psychrometric chart atau higrometer.

Hasil penelitian untuk berbagai variasi jumlah cooling pad disajikan pada Tabel

4.4, Tabel 4.5 dan Tabel 4.6.


52

Tab

el 4.6

Hasil p

enelitian

den

gan

variasi 6

coolin

g p

ad

Tab

el 4.5

Hasil p

enelitian

den

gan

variasi 4

coolin

g p

ad

Tab

el 4.4

Hasil p

enelitian

den

gan

variasi 2

coolin

g p

ad


53

Gambar 4.1 Proses evaporative cooling dengan 2 cooling pad


A

DWB

WA C

hA

hC

WD B

A

DWB

WA C

(Vs)A

hA

hC

WD B

(Vs)B

(Vs)C

(Vs)A

(Vs)B

(Vs)C


54


Perhitungan-perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui karakteristik air

cooler: (a) pertambahan kandungan uap air (Δw), (b) laju aliran volume udara

(Qudara), (c) laju aliran massa udara (Qmassa), (d) energi kalor sensibel yang dilepas

udara (Qout), (e) efektivitas pendinginan cooling pad (є), perhitungan jumlah air

yang menguap per menit (ṁ). Perhitungan data diambil pada menit ke 50.

a. Pertambahan kandungan uap air (∆w)

Pertambahan kandungan uap air pada proses evaporative cooling dapat

dihitung dengan cara menghitung (Δw). Nilai (Δw) dihitung dari nilai kelembapan

spesifik udara keluar dari cooling pad (wA) dikurangi kelembapan spesifik udara

A

D WB

WA

WD

C

hC hA

B

(Vs)A

(Vs)B

(Vs)C


55

masuk ke cooling pad (wB). Perhitungan pertambahan kandungan uap air (Δw)

untuk 2 cooling pad adalah sebagai berikut :

∆w = wB – wA

= (0,0163 – 0,015) kgair/kgudara

= 0,0013 kgair/kgudara

Perhitungan pertambahan kandungan uap air (Δw) untuk 4 cooling pad


∆w = wB – wA

= (0,0169 – 0,015) kgair/kgudara


Perhitungan pertambahan kandungan uap air (Δw) untuk 6 cooling pad


∆w = wB – wA

= (0,0170 – 0,015) kgair/kgudara


b. Perhitungan laju aliran volume udara (Qudara)

Laju aliran volume udara yang didinginkan (Qudara) dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.3). Perhitungan laju aliran volume udara (Qudara)

untuk 2 cooling pad, 4 cooling pad, 6 cooling pad adalah sebagai berikut :


56

Qudara = VA x AA

= 2,7 m/s x (0,35 x 0,40) m2

= 0,378 m

3/s

c. Perhitungan laju aliran massa udara (Qmassa)

Laju aliran massa udara yang didinginkan (Qmassa) dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.4). Perhitungan laju aliran massa udara (Qmassa) untuk

2 cooling pad, 4 cooling pad, 6 cooling pad adalah sebagai berikut:

Qmassa =

=

= 0,4280 kgudara/s

d. Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout)

Energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.5). Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas

udara (Qout) untuk 2 cooling pad adalah sebagai berikut :

Qout = Qmassa x (hA – hC)

= 0,4280 kgudara/s x (69 – 64,5) kJ/kgudara

= 0,4280 kgudara/s x (4,5) kJ/kgudara

= 1,926 kJ/s


57

Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 4 cooling

pad adalah sebagai berikut :


= 0,4280 kgudara/s x (69 – 64) kJ/kgudara

= 0,4280 kgudara/s x (5) kJ/kgudara

= 2,140 kJ/s

Perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) untuk 6 cooling pad



= 0,4280 kgudara/s x (69 – 63,8) kJ/kgudara

= 0,4280 kgudara/s x (5,2) kJ/kgudara

= 2,225 kJ/s

e. Perhitungan efektivitas pendinginan cooling pad (є)

Efektivitas pendinginan cooling pad (є) dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.6). Perhitungan efektivitas pendinginan cooling pad

(є) untuk 2 cooling pad adalah sebagai berikut :

Є =

=


58

=

= 0,520

Perhitungan efektivitas pendinginan cooling pad (є) untuk 4 cooling pad


Є =

=

=

= 0,643

Perhitungan efektivitas pendinginan cooling pad (є) untuk 6 cooling pad adalah

sebagai berikut :

Є =

=

=

= 0,698


59

f. Perhitungan jumlah air yang menguap per menit (ṁ)

Perhitungan jumlah air yang menguap per menit dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.7). Perhitungan jumlah air yang menguap untuk 2

cooling pad adalah sebagai berikut :

ṁ = ∆w x Qmassa

= 0,0013 kgair/kgudara x 0,4280 kgudara/s

= 0,00055 kgair/s

= 0,033 kgair/menit

Perhitungan jumlah air yang menguap per menitnya untuk 4 cooling pad adalah

sebagai berikut :

ṁ = ∆w x Qmassa


= 0,00081 kgair/s

= 0,048 kgair/menit

Perhitungan jumlah air yang menguap per menitnya untuk 6 cooling pad adalah

sebagai berikut :

ṁ = ∆w x Qmassa



60

= 0,00085 kgair/s

= 0,051 kgair/menit

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan pertambahan kandungan air

Tabel 4.8 Data hasil perhitungan laju aliran massa dan laju aliran volume udara

Tabel 4.9 Data hasil perhitungan energi kalor sensibel yang dilepas udara

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan efektivitas pendinginan cooling pad

Tabel 4.11 Data hasil perhitungan jumlah air yang menguap per menit

`


61

4.3 Pembahasan

Mesin penyejuk udara dengan daya listrik rendah (air cooler) yang

mempergunakan sistem evaporative cooling berhasil dirakit dan dapat bekerja

sesuai fungsinya. Kondisi udara memiliki kelembapan relatif sekitar 50% sebelum

melewati cooling pad kemudian meningkat menjadi sekitar 78% setelah melewati

2 cooling pad. Kelembapan relatif sekitar 50% sebelum melewati cooling pad

kemudian meningkat menjadi 80% setelah melewati 4 cooling pad. Kelembapan

relatif sekitar 50% sebelum melewati cooling pad, kemudian meningkat menjadi

84% setelah melewati 6 cooling pad. Rata-rata kondisi udara yang dihasilkan

memiliki kelembapan relatif sekitar 50% sebelum melewati cooling pad dan

meningkat hingga menjadi sekitar 80,66% setelah melewati cooling pad. Dilihat

dari Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3, kondisi udara yang dihasilkan

mesin penyejuk udara (air cooler) memiliki nilai suhu yang berbeda-beda untuk

setiap variasinya. Suhu udara yang dihasilkan pada menit ke 50 untuk 2 cooling

pad, suhu kondisi udara sekitar turun senilai 26,5°C dari kondisi udara sekitar

30,3°C, untuk 4 cooling pad, suhu kondisi udara sekitar turun senilai 25,6°C dari

kondisi udara sekitar 30,3°C, dan untuk 6 cooling pad, suhu kondisi udara sekitar

turun senilai 25,2°C dari kondisi udara sekitar 30,3°C. Suhu udara kering

minimal yang dapat dicapai air cooler untuk kondisi udara masuk dengan Tdb :

30,3°C dan Twb : 23°C, adalah 23°C (sampai seperti suhu udara basah). Alat hasil

rakitan belum dapat mencapai suhu minimal, hal ini kemungkinan disebabkan

karena : junlah cooling pad-nya kurang, kerapatan jarak tali pada cooling pad

terlalu lebar. Semakin rapat maka penguapan yang terjadi semakin banyak dan

temperatur yang diturunkan akan lebih mendekati Twb .


62

Gambar 4.4 Suhu udara bola kering yang dihasilkan air cooler untuk berbagai

jumlah cooling pad

Jumlah cooling pad di mesin penyejuk udara (air cooler) berpengaruh

terhadap kondisi udara yang dihasilkan. Semakin banyak cooling pad (sampai

pada jumlah yang tertentu) yang digunakan semakin turun suhu udara kering yang

dihasilkan. Hal ini disebabkan karena semakin banyak jumlah cooling pad pada

air cooler maka proses penguapan yang terjadi di dalam cooling pad akan

semakin besar tetapi penurunan suhu udara keringnya tidak bisa lebih rendah dari

temperatur bola basah artinya temperatur bola basahnya yang terbaca pada

higrometer merupakan temperatur minimal yang dapat dicapai air cooler. Cara

mendapatkan penurunan suhu udara yang besar dapat dilakukan dengan

menambah jumlah cooling pad.

Keunggulan mesin penyejuk udara (air cooler) yang dirakit dapat

menurunkan suhu udara hingga 5,1°C (dengan kondisi udara masuk TdbA sebesar :

30,3°C dikurangi suhu udara kering TdbB air cooler yang dicapai bila

24,5

25

25,5

26

26,5

27

2 cooling pad 4 cooling pad 6 cooling pad

Td

bB

°C

25,6

25,2

26,5


63

menggunakan 6 cooling pad sebesar : 25,2°C). Dibandingkan dengan air cooler

yang sudah ada di pasaran, mesin penyejuk udara (air cooler) yang ada di pasaran

hanya dapat menurunkan suhu udara hingga 5°C (jmatek 2020).

Gambar 4.5 Energi kalor yang dilepas udara (Qout) untuk berbagai jumlah cooling

pad

Pada Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah cooling pad

yang ada di air cooler, semakin tinggi energi kalor sensibel yang dilepas udara.

Hal ini disebabkan karena semakin besar selisih entalpi yang dihasilkan air

cooler. Penurunan temperatur yang dihasilkan menjadi penyebab besar dan

kecilnya selisih entalpi yang di lepas udara artinya setiap pertambahan cooling

pad maka semakin besar selisih entalpi dan temperatur bola kering di titik B

terhadap titik A semakin besar kalor sensibel yang dilepas oleh udara . Pada

variasi 2 cooling pad energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout) sebesar 1,926

kJ/s, untuk variasi 4 cooling pad energi kalor sensibel yang dilepas udara (Qout)

sebesar 2,140 kJ/s, sedangkan untuk variasi 6 cooling pad energi kalor sensibel

yang dilepas udara (Qout) sebesar 2,225 kJ/s.

1,75

1,8

1,85

1,9

1,95

2

2,05

2,1

2,15

2,2

2,25


Qout,

kJ/

s

2,225

2,140

1,926


64

Gambar 4.6 Efektivitas pendingin cooling pad untuk berbagai jumlah cooling pad

Pada Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah cooling pad

yang ada di air cooler, maka semakin tinggi juga efektivitas pendinginan cooling

pad. Hal ini disebabkan karena semakin besar selisih temperatur bola kering di

titik A terhadap temperatur bola kering di titik B. Semakin dekat suhu bola kering

ke suhu udara bola basah semakin besar efektivitasnya. Pada variasi penelitian 2

cooling pad efektivitas pendinginan cooling pad sebesar 0,520, lalu untuk variasi

penelitian 4 cooling pad efektivitas pendinginan cooling pad sebesar 0,643 dan

untuk variasi penelitian 6 cooling pad efektivitas pendinginan cooling pad sebesar

0,698.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8


Efe

kti

vit

as (

Є)

0,520

0,643 0,698


65

Gambar 4.7 Jumlah air yang menguap per menit untuk berbagai jumlah

cooling pad

Gambar 4.7 menyajikan banyaknya jumlah air cooler yang di uapkan untuk

berbagai variasi jumlah cooling pad, semakin banyak air yang menguap. Hal ini

disebabkan karena semakin banyak cooling pad, semakin banyak tali-tali marlon

yang basah yang di lewati aliran udara, semakin luas permukaan marlon yang

basah yang bersentuhan dengan aliran udara semakin banyak air yang menguap ke

udara. Pada variasi 2 cooling pad jumlah air yang menguap diperoleh sebesar

0,033 kgair/menit, untuk variasi penelitian 4 cooling pad jumlah air yang menguap

sebesar 0,048 kgair/menit, dan untuk variasi penelitian 6 cooling pad jumlah air yang

menguap sebesar 0,051 kgair/menit

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06


ṁ,

kg

air/

men

it

0,033

0,048 0,051


66

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 dengan

cooling pad menggunakan bahan marlon dan mesin dapat bekerja sesuai

fungsinya.

b. Jumlah cooling pad berpengaruh terhadap kondisi udara yang dihasilkan air

cooler, semakin banyak jumlah cooling pad yang digunakan semakin turun

suhu udara kering yang dihasilkan. Suhu udara kering masuk (TdbA)

menggunakan 2 cooling pad sebesar : 30,3°C dengan kondisi udara keluar

yang bisa dicapai air cooler (TdbB) sebesar : 26,5°C, RH : 78%. Suhu udara

kering masuk (TdbA) menggunakan 4 cooling pad sebesar : 30,3°C dengan

kondisi udara keluar yang bisa dicapai (TdbB) sebesar : 25,6°C, RH : 80%.

Suhu udara kering masuk (TdbA) menggunakan 6 cooling pad sebesar :

30,3°C dengan kondisi udara keluar yang bisa dicapai (TdbB) sebesar :

25,2°C, RH : 84%. Jumlah air yang menguap per menit (ṁ) dengan

menggunakan 2 cooling pad sebesar : 0,033 kgair/menit , untuk air cooler

dengan 4 cooling pad sebesar : 0,048 kgair/menit, dan dengan menggunakan 6

cooling pad sebesar : 0,051 kgair/menit. Semakin banyak jumlah cooling pad

pada air cooler, maka semakin besar kalor yang dilepas udara untuk


67

menguapkan air (Qout), untuk air cooler dengan menggunakan 2 cooling pad

sebesar : 1,926 Kj/s, dengan menggunakan 4 cooling pad sebesar : 2,140

Kj/s dan dengan menggunakan 6 cooling pad sebesar : 2,225 Kj/s. Semakin

banyak jumlah cooling pad pada air cooler, maka nilai efektivitas semakin

besar (Є), untuk air cooler dengan menggunakan 2 cooling pad efektivitas

pendinginan cooling pad sebesar : 0,520, dengan menggunakan 4 cooling

pad sebesar : 0,643, dan menggunakan 6 cooling pad sebesar : 0,698.

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 menambah seperlunya jumlah

cooling pad, agar efektivitas air cooler meningkat.

b. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk merapatkan/memperkecil

ukuran jarak antar cooling pad.

c. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk merapatkan kain yang

terdapat pada cooling pad, sehingga lubang yang ada di cooling pad lebih

kecil dan suhu yang diturunkan lebih rendah.


68

DAFTAR PUSTAKA

Astuti, A. P. 2016. Perubahan Efisien Kerja Air Cooler Dengan Sponge. 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,

Universitas Kristen Petra

Perutu, Miske Natalia. 2009. Rancang bangun evaporative cooler. Bachelor

thesis, Petra Christian University

Ramadhan, M. Arief. 2020. Uji Performansi Air Cooler Dengan Cooling Pad

Berbahan Dasar Serat Rami (Boehmeria Nivea S. Gaud), Dan Serat Pelepah

Pisang (Musa SP), Universitas Pasundan Bandung

Selrianus, R. 2008. Perencanaan dan pembuatan cooling pad untuk evaporative

cooler. Bachelor thesis, Petra Christian University

https://www.jmatek.co.id/artikel/air-cooler


69

LAMPIRAN

a. Foto air cooler

Gambar A1. Air Cooler

Gambar A2. Tampak Depan Air Cooler


70

Gambar A3. Tampak Belakang Air Cooler

Gambar A4. Cooling Pad dari bahan marlon

Gambar A5. Pengambilan Data


PENGARUH JUMLAH COOLING PAD BERBAHAN MARLON …teknologi yang dibutuhkan adalah mesin penyejuk udara...

Documents

Transcript of PENGARUH JUMLAH COOLING PAD BERBAHAN MARLON …teknologi yang dibutuhkan adalah mesin penyejuk udara...