PENGARUH KECEPATAN PUTAR KIPAS UDARA MASUK ...Air aki berjenis aquades merupakan air murni hasil...
Transcript of PENGARUH KECEPATAN PUTAR KIPAS UDARA MASUK ...Air aki berjenis aquades merupakan air murni hasil...
i
PENGARUH KECEPATAN PUTAR KIPAS UDARA MASUK
PADA MESIN PENGHASIL AIR AKI DENGAN
SIKLUS KOMPRESI UAP
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin
Oleh :
Aji Sutomo
NIM : 155214037
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE EFFECT OF THE FAN SPEED TOWARD ACCU WATER
PRODUCING MACHINE WITH A VAPOR
COMPRESSION CYCLE
A SARJANA TEKNIK THESIS
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
to Obtain the Sarjana Teknik Degree
in Mechanical Engineering
By
Aji Sutomo
Student Number : 155214037
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Air aki berjenis aquades merupakan air murni hasil proses destilasi atau
penyulingan, yang dapat dimanfaatkan untuk isi ulang air aki. Tujuan dari
penelitian ini adalah : (a) Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan
siklus kompresi uap. (b) Mengetahui banyaknya jumlah air yang dihasilkan oleh
mesin penghasil air aki dengan variasi kecepatan putar kipas udara masuk. (c)
Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki
yang menghasilkan volume air terbanyak, meliputi Qin, Qout, Win, COPactual,
COPideal, efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran.
Penelitian ini di laksanakan di Laboratorium Energi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Mesin
Penghasil Air Aki ini bekerja dengan siklus kompresi uap dengan penambahan
sistem pencurah air. Komponen utamanya adalah Kompresor, Kondensor,
Evaporator, Pipa Kapiler dan Kipas. Mesin ini bekerja dengan sistem terbuka
dengan menggunakan fluida kerja refrigeran R410a dan kompresor berdaya 1 PK.
Penelitian ini dilakukan dengan variasi kecepatan putar kipas udara masuk (1) 0
rpm, (2) 2000 rpm, (3) 3800 rpm, (4) 4900 rpm. Penelitian dilakukan selama 120
menit untuk setiap variasi dan akan akan dilakukan 2 kali pengambilan data pada
setiap variasi yang dilakukan.
Dari hasil penelitian diperoleh hasil (a) Mesin penghasil air aki dengan
siklus kompresi uap dan menggunakan tambahan pencurah air (humidifier) telah
berhasil dirakit dan dapat bekerja sesuai dengan fungsinya (b) Volume air aki
yang dihasilkan mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap rata – rata per
jamnya, untuk variasi kecepatan putar kipas 0 rpm sebesar 2,29 liter/jam, untuk
variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm sebesar 2,385 liter/jam, untuk variasi
kecepatan putar kipas 3800 rpm sebesar 2,36 liter/jam, dan untuk kecepatan putar
kipas 4900 rpm sebesar 2,26 liter/jam. (c) Karakteristik mesin siklus kompresi uap
pada mesin penghasil air aki yang memberikan volume air aki terbanyak per
jamnya memiliki nilai kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran
(Qin) sebesar 151,7 kJ/kg, nilai kalor yang dilepas kondensor per satuan massa
refrigeran (Qout) sebesar 177,4 kJ/kg, nilai kerja kompresor per satuan massa
refrigeran (Win) sebesar 25,7 kJ/kg, COPaktual sebesar 5,9, COPideal sebesar 7,84,
efisiensi (η) sebesar 75,21 %, dan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁref) sebesar
0,0171 kg/s.
Kata Kunci : Mesin penghasil air aki, Siklus kompresi uap, Psychrometric Chart,
P-h diagram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Aquades water is pure water from distillation or distillation process, which
can be used to refill the accu water. The aims of this research are: (a) Designing
and assembling an accu water producing machine with a vapor compression cycle.
(b) Knowing the amount of water produced by the accu water producing machine with fan rotation speed variation. (c) Knowing the characteristics of vapor compression cycle machine on the accu water producing machine which produced the most volume water, including Qin, Qout, Win, COPactual, COPideal, efficiency, and mass flow rate of refrigerants.
This research was conducted in the Mechanical Engineering Laboratory,
Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The
accu water producing machine worked with vapor compression cycle using
additional humidifier. The main components are compressors, condensers,
evaporators, capillary pipes, and fan. This machine worked with an open system
using R410a refrigerant working fluid and 1 PK compressor. This research was
conducted with fan rotation speed variations at (1) 0 rpm, (2) 2000 rpm, (3) 3800
rpm, (4) 4900 rpm. In this research, each variation lasted for 120 minutes and the
data collection was done two times in each variation.
The results of this study showed that (a) The accu water producing machine
with vapor compression cycle using additional humidifier has been successfully
assembled and can work according to its function. (b) The volume of the accu
water produced by accu water producing machine with an average vapor
compression cycle per hour, for variations at 0 rpm was 2,29 liters/hour, for
variations at 2000 rpm was 2,385 liters/hour, for variations at 3800 rpm was 2,36
liters/hour, and for variations at 4900 rpm was 2,26 liters/hour. (c) The
characteristics of the vapor compression cycle machine in the accu water producing
machine that generated the most accu water had a heating value absorbed by the
evaporator per unit mass of refrigerant (Qin) of 151,7 kJ/kg, the calorific value
released by the condenser per mass unit refrigerant (Qout) was 177,4 kJ/kg, the
work value of the compressor per mass unit of refrigerant (Win) was 25,7 kJ/kg,
COPactual was 5,9, COPideal was 7,84, efficiency (η) was 75,21%, and the value
of the mass flow rate of the refrigerant (ṁref) was 0,0171 kg/s.
Keywords: Mesin penghasil air aki, Siklus kompresi uap, Psychrometric Chart,
Ph diagram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas
berkat dan rahmat serta pelindungan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi dengan baik dan lancar.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat bagi penulis untuk mendapatkan
gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yoyakarta.
Untuk menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini penulis
menyadari bahwa dalam prosesnya melibatkan banyak pihak. Maka pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, dan sekaligus
sebagai Dosen Pembimbing skripsi.
3. Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra, sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
4. (Alm) Prof. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, sebagai Dosen Pembimbing
Akademik.
5. Seluruh Dosen Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta, yang telah mendampingi dan mendidik sehingga
penulis mendapatkan ilmu dan dapat menyelesaikan skripsi ini.
6. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi, Program
Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta.
7. Fransiskus Xaverius Suwaji dan Hanna Tukirah, sebagai orang tua penulis,
yang telah memberi doa dan dukungan baik secara moril maupun materi
selama penulis menimba ilmu di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
8. Debora lasma Julita Larasati Simanjuntak, yang selalu menemani dan
memberi semangat kepada penulis sampai terselesaikannya skripsi ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITLE PAGE ............................................................................................................ ii
LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS ................................ v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI…………………... vi
ABSTRAK ............................................................................................................... vii
ABSTRACT ............................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ............................................................................................. ix
DAFTAR ISI ............................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL .................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah........................................................................ 2
1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 3
1.4 Batasan Penelitian........................................................................ 4
1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................... 4
BAB 11 DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ......................... 6
2.1 Dasar Teori .................................................................................. 6
2.1.1 Air Aki ......................................................................................... 6
2.1.2 Siklus Kompresi Uap ................................................................... 7
2.1.2.1 Proses – proses pada P-h Diagram dan T-s Diagram .................. 8
2.1.2.2 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap ...................................... 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1.2.3 Komponen Utama Mesin Siklus Kompresi Uap ......................... 14
2.1.3 Psychrometric Chart.................................................................... 15
2.1.3.1 Parameter – parameter pada Psychrometric Chart ...................... 17
2.1.3.2 Proses – proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart.................................................................... 18
2.1.3.3 Proses – proses yang terjadi pada Mesin Penghasil Air Aki ....... 25
2.1.3.4 Perhitungan pada Psychrometric Chart ....................................... 29
2.2 Tinjauan Pustaka.......................................................................... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 34
3.1 Objek Penelitian .......................................................................... 34
3.1.1 Metodologi Penelitian.................................................................. 35
3.1.2 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................... 35
3.1.2.1 Alat .............................................................................................. 35
3.1.2.2 Bahan ........................................................................................... 39
3.1.2.3 Alat Bantu Perlengkapan ............................................................. 43
3.1.2.4 Komponen Utama Mesin ............................................................. 47
3.2 Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki ............................... 52
3.3 Alur Penelitian ............................................................................. 54
3.4 Variasi Penelitian ......................................................................... 55
3.5 Cara Pengambilan Data ............................................................... 55
BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN
PEMBAHASAN .......................................................................... 58
4.1 Hasil Penelitian ............................................................................ 58
4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap .............................................. 63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
4.2.1 P-h Diagram ................................................................................. 63
4.2.2 Psychrometric Chart.................................................................... 69
4.3 Pembahasan ................................................................................. 73
BAB V PENUTUP ................................................................................... 83
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 83
5.2 Saran ............................................................................................ 84
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 85
LAMPIRAN ............................................................................................................. 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rangkaian komponen utama mesin siklus kompresi uap ............. 8
Gambar 2.2 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ......................................... 8
Gambar 2.3 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ......................................... 9
Gambar 2.4 Psychrometric Chart ..................................................................... 16
Gambar 2.5 Parameter-parameter pada Psychrometric Chart .......................... 18
Gambar 2.6 Proses – proses pada Psychrometric Chart ................................... 19
Gambar 2.7 Proses Cooling dan Dehumidifying ............................................... 20
Gambar 2.8 Proses Heating .............................................................................. 21
Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying ................................................... 21
Gambar 2.10 Proses Cooling .............................................................................. 22
Gambar 2.11 Proses Humidifying ....................................................................... 23
Gambar 2.12 Proses Dehumidifying ................................................................... 23
Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying ............................................... 24
Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying .................................................. 25
Gambar 2.15 Titik – titik proses pada mesin penghasil air aki ........................... 25
Gambar 2.16 Proses – proses pada mesin penghasil air aki ............................... 26
Gambar 3.1 Skematik Mesin Penghasil Air Aki ............................................... 34
Gambar 3.2 Obeng ............................................................................................ 35
Gambar 3.3 Meteran ......................................................................................... 36
Gambar 3.4 Penggaris siku ............................................................................... 36
Gambar 3.5 Mistar baja ..................................................................................... 37
Gambar 3.6 Pisau cutter .................................................................................... 37
Gambar 3.7 Mesin las ....................................................................................... 37
Gambar 3.8 Mesin gerinda tangan .................................................................... 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.9 Sikat dan palu las .......................................................................... 38
Gambar 3.10 Triplek ........................................................................................... 39
Gambar 3.11 Plat aluminium .............................................................................. 39
Gambar 3.12 Container box ................................................................................ 40
Gambar 3.13 Besi persegi berongga ................................................................... 40
Gambar 3.14 Gas refrigeran R410a .................................................................... 41
Gambar 3.15 Pipa plastik .................................................................................... 41
Gambar 3.16 Resin dan Katalis........................................................................... 42
Gambar 3.17 Baut ulir ......................................................................................... 42
Gambar 3.18 Elbow dan T .................................................................................. 43
Gambar 3.19 Hygrometer ................................................................................... 44
Gambar 3.20 Thermocouple dan penampil suhu digital ..................................... 44
Gambar 3.21 Stopwatch ...................................................................................... 45
Gambar 3.22 Gelas ukur ..................................................................................... 45
Gambar 3.23 Tachometer .................................................................................... 46
Gambar 3.24 Anemometer................................................................................... 46
Gambar 3.25 Evaporator ..................................................................................... 47
Gambar 3.26 Kompresor ..................................................................................... 48
Gambar 3.27 Kondensor ..................................................................................... 49
Gambar 3.28 Pipa kapiler.................................................................................... 50
Gambar 3.29 Pompa air ...................................................................................... 51
Gambar 3.30 Kipas angin ................................................................................... 52
Gambar 3.31 Skema Alur Penelitian Mesin Penghasil Air Aki .......................... 54
Gambar 3.32 Skema penempatan alat ukur ........................................................ 56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 4.1 Diagram P-h salah satu variasi dengan kecepatan putar kipas
udara masuk 2000 rpm .................................................................. 64
Gambar 4.2 Psychrometric chart salah satu variasi dengan kecepatan putar
kipas udara masuk 2000 rpm......................................................... 70
Gambar 4.3 Volume air aki yang dihasilkan setiap 10 menit ........................... 76
Gambar 4.4 Perbandingan kecepatan putar kipas udara masuk dengan
volume air aki yang dihasilkan per jam ........................................ 77
Gambar 4.5 Perbandingan jumlah pertambahan kandungan air dalam udara
yang berhasil diembunkan evaporator .......................................... 77
Gambar 4.6 Perbandingan laju aliran massa udara ........................................... 79
Gambar 4.7 Perbandingan nilai debit aliran ..................................................... 81
Gambar A.1 Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap .................... 86
Gambar B.1 Foto proses pemotongan besi persegi berongga............................ 87
Gambar B.2 Foto pembuatan lubang bak pencurah air ..................................... 87
Gambar C.1 Psychrometric chart pada variasi kecepatan putar kipas 0 rpm
(kipas off) ...................................................................................... 88
Gambar C.2 Psychrometric chart pada variasi kecepatan putar kipas 2000
rpm ................................................................................................ 89
Gambar C.3 Psychrometric chart pada variasi kecepatan putar kipas 3800
rpm ................................................................................................ 90
Gambar C.4 Psychrometric chart pada variasi kecepatan putar kipas 4900
rpm ................................................................................................ 91
Gambar D.1 P-h diagram pada variasi kecepatan putar kipas 0 rpm (kipas
off) ................................................................................................. 92
Gambar D.2 P-h diagram pada variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm ........... 93
Gambar D.3 P-h diagram pada variasi kecepatan putar kipas 3800 rpm ........... 94
Gambar D.4 P-h diagram pada variasi kecepatan putar kipas 4900 rpm ........... 95
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil penelitian dengan kecepatan putar kipas udara masuk 0
rpm ................................................................................................ 59
Tabel 4.2 Hasil penelitian dengan kecepatan putar kipas udara masuk
2000 rpm ....................................................................................... 60
Tabel 4.3 Hasil penelitian dengan kecepatan putar kipas udara masuk
3800 rpm ....................................................................................... 61
Tabel 4.4 Hasil penelitian dengan kecepatan putar kipas udara masuk
4900 rpm ....................................................................................... 62
Tabel 4.5 Data P-h diagram........................................................................... 68
Tabel 4.6 Data perhitungan P-h diagram ...................................................... 69
Tabel 4.7. Data kelembaban spesifik ............................................................. 71
Tabel 4.8 Data hasil perhitungan psychrometric chart ................................. 73
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Aki atau accumulator merupakan sebuah alat yang dapat menyimpan
energi listrik dalam bentuk energi kimia. Aki masih menjadi salah satu komponen
pokok dalam kendaraan bermotor dan sebagai sumber utama energi listrik. Aki
memiliki dua jenis, yaitu aki kering dan aki basah. Aki basah memiliki
keunggulan energi listrik yang lebih besar dari pada aki kering. Tetapi dalam
proses bekerjanya aki basah memerlukan air aki (accu water). Air aki biasanya
dibuat melalui proses penyulingan (destilasi) atau dengan proses demineralisasi.
Proses penyulingan (destilasi) dilakukan dengan cara mendidihkan air
sampai mencapai tidik didih air. Lalu air yang dididihkan akan menguap
sedangkan kandungan zat lain dalam air tidak ikut menguap karena memiliki titik
didih yang berbeda dengan air. Setelah air tadi menguap, uap air didinginkan dan
terjadi proses pengembunan atau kondensasi. Proses peyulingan (destilasi) ini
membutuhkan waktu yang lama, membutuhkan energi yang besar, dan biayanya
yang besar juga. Sehingga dikatakan jika proses penyulingan (destilasi) kurang
efisien. Sedangkan untuk proses demineralisasi dilakukan dengan cara
mencampurkan zat kimia dengan air agar memisahkan unsur logam pada air.
Proses ini bisa dikatakan efisien dan cepat, terbukti dengan produsen air aki yang
banyak menggunakan cara demineralisasi untuk memproduksi air aki.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Namun, penulis tertarik untuk menghasilkan air aki dengan cara yang lain
yaitu dengan membuat mesin penghasil air aki yang bekerja menggunakan siklus
kompresi uap. Kelebihan dari proses ini yaitu,
a. Ramah lingkungan (tidak menimbulkan pemanasan lingkungan dan tidak
menggunakan zat – zat kimia).
b. Saat mesin bekerja tidak membutuhkan pengawasan berlebih.
c. Penempatan mesin lebih fleksibel.
d. Praktis, tidak repot, dan lebih bersih.
Selain memiliki kelebihan – kelebihan tadi, proses siklus kompresi uap
juga memiliki kelemahan yaitu : membutuhkan daya listrik yang cukup besar dan
membutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan proses demineralisasi.
Namun dengan kelebihan – kelebihan yang dimiliki pada proses siklus kompresi
uap, kekurangan pada proses ini tidak akan terasa.
Dengan latar belakang seperti itu, penulis ingin mendalami pembuatan
mesin penghasil air aki dengan proses siklus kompresi uap dengan menggunakan
komponen mesin pengkondisian udara atau AC (air conditioner). Karena seperti
diketahui mesin AC bekerja dengan siklus kompresi uap. Jika pada mesin AC
penggunaan ditujukan untuk menciptakan kondisi udara yang nyaman, maka pada
penelitian ini mesin AC difokuskan untuk menghasilkan air sebanyak –
banyaknya yang bisa digunakan sebagai air aki.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
a. Bagaimanakah merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan siklus
kompresi uap ?
b. Berapakah volume yang dihasilkan mesin penghasil air aki yang telah
dirakit untuk berbagai macam variasi kecepatan putar kipas udara masuk
antara lain : 0 rpm, 2000 rpm, 3800 rpm, dan 4900 rpm ?
c. Bagaimanakah karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin
penghasil air aki yang telah dibuat dan memberikan volume air aki
terbanyak?
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian mesin penghasil air aki ini yaitu :
a. Merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap.
b. Mengetahui banyaknya jumlah air yang dihasilkan oleh mesin penghasil air
aki dengan variasi kecepatan putar kipas udara masuk antara lain : 0 rpm,
2000 rpm, 3800 rpm, dan 4900 rpm.
c. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil
air aki yang memberikan volume air aki terbanyak :
1. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin).
2. Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout).
3. Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win).
4. COPactual.
5. COPideal
6. Efisiensi.
7. Laju aliran massa refrigeran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
1.4. Batasan Masalah
Batasan – batasan yang dipergunakan dalam pembuatan mesin penghasil
air aki ini yaitu :
a. Mesin penghasil air aki bekerja dengan siklus kompresi uap.
b. Mesin penghasil air aki bekerja dengan sumber energi listrik.
c. Komponen utama dalam mesin penghasil air aki ini adalah kondensor,
evaporator, kompresor, pipa kapiler dan fan.
d. Kompresor yang digunakan memiliki daya 1 PK, untuk komponen utama
yang lain ukurannya menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor.
e. Komponen utama yang digunakan mesin siklus kompresi uap merupakan
komponen standar yang berada di pasaran.
f. Refrigeran yang digunakan R410a.
g. Tidak menggunakan sistem pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut.
h. Menggunakan tambahan pencurah air :
1. 4 box container berukuran 40 x 60 cm.
2. Pipa PVC 1/2” .
3. Pompa air berdaya 100 Watt.
4. Lubang - lubang pencurah air berdiameter 4 mm.
5. Jarak antar lubang pencurah air 25 mm.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian mesin penghasil air aki ini yaitu :
a. Bagi penulis dapat menambah wawasan ilmu pengetahuan tentang mesin
penghasil air aki dengan menggunakan siklus kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
b. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang mesin penghasil air aki dari
udara yang dapat ditempatkan di perpustakaan maupun dipublikasikan untuk
umum.
c. Dapat dijadikan referensi bagi para peneliti yang melakukan penelitian
sejenis agar dapat membuat mesin penghasil air aki yang sederhana, ramah
lingkungan dan lebih baik.
d. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin penghasil air aki dari udara
yang bekerja dengan siklus kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1. Air Aki
Air aki yang ada di pasaran ada dua jenis, yaitu air aki zuur dan aquades.
Untuk membedakan kedua jenis air aki tersebut biasanya ditandai dengan
perbedaan warna label pada kemasan atau tutupnya. Dimana air aki zuur ditandai
dengan warna merah sedangkan air aki aquades dengan warna biru.
Air aki zuur adalah larutan elektrolit yang terdiri dari sulfat pekat (H2SO4)
yang dicampur dengan air. Air aki zuur digunakan pada saat pertama kali
pengisian air aki. Pada pertama kali pengisian air aki, terjadi reaksi yang
menghasilkan listrik antara larutan elektrolit dengan sel elektroda PbO2 dan Pb.
Air aki akuades adalah air murni yang tidak mengandung mineral. Air aki
akuades sendiri berfungsi sebagai media pendukung untuk penyimpanan energi
listrik yang berada pada sel elektroda PbO2. Air aki akuades dapat dihasilkan
melalui beberapa proses berikut ini :
a. Destilasi / penyulingan
Pada proses peyulingan ini, langkah pertama yang dilakukan yaitu
memanaskan air yang akan disuling, lalu air yang menguap dialirkan melalui pipa
yang diberi pendingin. Sehingga uap air akan mengalami proses kondensasi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
pengembunan, kemudian air yang mengembun tadi dialirkan menuju wadah
penampung. Air yang ditambung di wadah penampung inilah yang dinamakan air
aki akuades. Akuades tidak mengandung zat kontaminen, terutama kontaminan
yang memiliki titik didih dan titik uap yang lebih tinggi dari air.
b. Demineralisasi
Demineralisasi merupakan proses menghilangkan material yang ada pada
air. Pada proses demineralisasi dihasilkan ultrapure water (air yang memiliki
kadar kemurnian yang sangat tinggi). Proses demineralisai menggunakan resin
anion dan kation dalam proses kerjanya. Resin yang digunakan ini digunakan
untuk mengikat mengikat material – material yang terlarut dalam air, sehingga
material – material yang terlarut dalam air akan terpisah dengan molekul air.
Lebih spesifiknya lagi, resin anion yang akan berikatan dengan senyawa ion yang
bermuatan negatif (Cl, SO4, SiO2 dengan ion H-) sedangkan resin kation akan
berikatan dengan senyawa ion bermuatan positif (Mg, Ca, Na dengan ion H+).
2.1.2. Siklus Kompresi Uap
Siklus kompresi uap merupakan sistem mesin pendingin yang
menggunakan penguapan dalam penyerapan kalor dengan menggunakan media
pendingin refrigeran atau freon. Dalam siklus kompresi uap terjadi proses
kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi. Komponen utama mesin siklus
kompresi uap yaitu kompresor, kondensor, pipa kapiler dan evaporator. Berikut
ini pada Gambar 2.1. menyajikan skematik rangkaian komponen utama dari mesin
siklus kompresi uap dan proses aliran energi yang terjadi pada mesin siklus
kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2.1. Rangkaian komponen utama mesin siklus kompresi uap.
2.1.2.1. Proses – proses pada P-h Diagram dan T-s Diagram
Siklus kompresi uap yang dipergunakan pada mesin penghasil air aki, bila
digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s secara berturut – turut disajikan
pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3.
Gambar 2.2. Siklus kompresi uap pada diagram P-h.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.3. Siklus kompresi uap pada diagram T-s.
Pada proses siklus kompresi uap seperti yang tersaji di atas, Gambar 2.2.
dan Gambar 2.3., terjadi beberapa proses seperti berikut :
a. Proses kompresi (1 – 2)
Proses kompresi terjadi di titik 1 – 2 pada Gambar 2.2. dan Gambar 2.3.
Proses ini dilakukan oleh kompresor, dimana refrigeran yang berupa gas panas
lanjut bertekanan rendah dikompresikan menjadi gas panas lanjut bertekanan
tinggi. Proses ini berlangsung secara isentropik (entropi (s) yang konstan).
Temperatur keluar kompresor akan meningkat.
b. Proses penurunan suhu (desuperheating) (2 – 2a)
Proses penurunan suhu atau biasa disebut desuperheating ini terjadi di
pipa penghubung antara kompresor dan kondensor. Pada Gambar 2.2. dan Gambar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
2.3. ditunjukkan pada titik 2 – 2a. Refrigeran mengalami penurunan temperatur
karena temperatur refrigeran lebih tinggi dari temperatur lingkungan sekitar
sehingga terjadi pelepasan kalor oleh refrigeran. Penurunan temperatur terjadi
pada tekanan tetap atau konstan.
c. Proses kondensasi (2a – 3a)
Proses kondensasi ini terjadi pada kondensor dan pada Gambar 2.2.,
Gambar 2.3. ditunjukkan pada titik 2a – 3a. Pada proses ini refrigeran mengalami
perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur udara lingkungan, maka terjadi pelepasan kalor ke
lingkungan sekitar kondensor. Proses ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang
konstan.
d. Proses pendinginan lanjut (3a – 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada titik 3a – 3 pada Gambar 2.2. dan
Gambar 2.3. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur refrigeran sehingga
lebih rendah dari temperatur kondensor. Pada proses ini refrigeran mengalami
perubahan fase dari cair jenuh menjadi cair lanjut. Proses ini diperlukan untuk
memastikan refrigeran pada kondisi cair saat masuk pipa kapiler. Proses ini
berlangsung pada tekanan yang konstan.
e. Proses penurunan tekanan (3 – 4)
Proses penurunan tekanan ditunjukkan pada titik 3 – 4 pada Gambar 2.2.
dan Gambar 2.3. Proses ini terjadi saat refrigeran berada di pipa kapiler.
Refrigeran mengalami perubahan fase dari cair lanjut menjadi cair – gas dan juga
mengalami penurunan tekanan. Proses terjadi pada entalpi yang konstan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
f. Proses evaporasi atau penguapan (4 – 1a)
Proses evaporasi atau penguapan ditunjukkan di titik 4 – 1a pada Gambar
2.2. dan Gambar 2.3. Pada proses ini refrigeran mengalami perubahan fase dari
fase campuran cair – gas menjadi gas jenuh. Perubahan fase terjadi karena
temperatur refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan, maka terjadi
penyerapan kalor dari lingkungan. Proses ini terjadi pada temperatur dan tekanan
yang tetap.
g. Proses pemanansan lajut (1a – 1)
Proses ini ditunjukkan di titik 1a – 1 pada Gambar 2.2. dan Gambar 2.3.
dan terjadi pada pipa penghubung evaporator dan kondensor. Dengan adanya
proses pemanasan lanjut refrigeran mengalami perubahan dari gas jenuh menjadi
gas panas lanjut. Proses ini bertujuan untuk meningkatkan nilai COP. Proses ini
berlangsung dengan tekanan tetap.
2.1.2.2. Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Berdasarkan pada Gambar 2.2., diagram P-h dapat dihitung kalor yang
diserap evaporator (Qin), kalor yang dilepas kondensor (Qout), besar kerja
kompresor (Win), COPaktual, COPideal dan efisiensi (η).
a. Energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin)
Besarnya energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran
dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :
Qin = h1 – h4 …(2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (kJ/kg)
h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)
h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)
b. Energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout)
Besarnya enekrgi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa
refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.2):
Qout = h2 – h3 …(2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (kJ/kg)
h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)
h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)
c. Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
Persamaan (2.3) :
Win = h2 – h1 …(2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
Win : kerja kompresor per satuan massa refrigeran (kJ/kg)
h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
d. Coefficient of Performance aktual (COPaktual)
COPaktual merupakan perbandingan antara kalor yang diserap evaporator
dengan energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan kompresor. Nilai
COPaktual dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) :
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1) …(2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (kJ/kg)
Win : kerja kompresor per satuan massa refrigeran (kJ/kg)
e. Coefficient of performance ideal (COPideal)
COPideal merupakan COP maksimum yang dapat dicapai mesin. COPideal
dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :
COPideal = Te / (Tc – Te) …(2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
Te : temperatur kerja mutlak evaporator (K)
Tc : temperatur kerja mutlak kondensor (K)
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.6) :
η = (COPaktual / COPideal) x 100% …(2.6)
Pada Persamaan (2.6) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
η : efisiensi mesin siklus kompresi uap.
COPaktual : Coefficient of Performance aktual mesin siklus kompresi uap.
COPideal : Coefficient of Performance ideal mesin siklus kompresi uap.
g. Laju aliran massa refrigeran (ṁref)
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.7) :
ṁref = Daya / Win = ( I x V ) / ( h2 – h1 ) …(2.7)
Pada Persamaan (2.7) :
ṁref : laju aliran massa refrigeran (kg/s)
I : arus listrik (Ampere)
V : tegangan listrik (Volt)
h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)
h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)
2.1.2.3. Komponen Utama Mesin Siklus Kompresi Uap
a. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang menjadi unit tenaga pada siklus kompresi
uap, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran atau untuk memompa
refrigeran ke seluruh bagian mesin siklus kompresi uap. Dimana di sisi intake
kompresor terjadi proses penghisapan refrigeran bertekanan rendah dan di sisi
output terjadi proses pemompaan refrigeran dengan tekanan dan temperatur yang
tinggi. Pada mesin pendingin kapasitas rendah, umumnya kompresor yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
digunakan merupakan kompresor berjenis Hermetik (Hermetic Compressor).
Kompresor ini digerakkan langsung oleh motor listrik dengan komponen mekanik
yang berada dalam satu wadah tertutup.
b. Kondensor
Kondensor merupakan alat yang berfungsi unruk melepas kalor ke
lingkungan, menurunkan temperatur refrigeran dan mengubah fase refrigeran dari
gas menjadi cair. Untuk mempercepat proses pelepasan kalor, pipa refrigeran
yang ada di kondensor diberi sirip.
c. Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan bagian siklus kompresi uap yang berfungsi untuk
menurunkan tekanan refrigeran. Pada proses isentalpi, penurunan tekanan pada
refrigeran menyebabkan penurunan temperatur refrigeran. Temperatur refrigeran
yang rendah kemudian dimanfaatkan evaporator untuk menurunkan temperatur
udara yang melewati evaporator.
d. Evaporator
Evaporator merupakan alat yang berfungsi untuk menangkap kalor dari
lingkungan sekitar. Pada evaporator terjadi perubahan fase refrigeran dari bentuk
cair ke gas jenuh atau dapat pula menjadi gas panas lanjut.
2.1.3. Psychrometric Chart
Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan
properti – properti udara pada keadaan tertentu. Psychrometric Chart dapat dilihat
pada Gambar 2.4 dengan masing – masing kurva / garis menunjukan nilai properti
yang konstan. Untuk mengetahui nilai properti udara seperti entalpi (h),
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
kelembaban relatif (RH), spesifik volume (SpV), kelembaban spesifik (W), suhu
udara basah (Twb), suhu udara kering (Tdb), dan suhu titik embun (Tdp) pada
keadaan tertentu dapat diperoleh apabila minimal dua properti sudah diketahui.
Misalnya untuk keadaan udara pada suhu kering (Tdb) dan suhu basah (Twb)
tertentu, maka nilai h, RH, SpV, W dan Tdp dapat ditentukan, dengan
mempergunakan Psychrometric Chart.
Gambar 2.4. Psychrometric Chart
(Sumber : http://boulangeriedagobert.com/shopping/psychrometric-chart-
metric.php)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
2.1.3.1. Parameter – parameter pada Psychometric Chart
Parameter – parameter udara dalam Psychrometric Chart antara lain : (a)
Dry–Bulb Temperature (Tdb), (b) Wet–Bulb Temperature (Twb), (c) Dew–Point
Temperature (Tdp), (d) Specific Humidity (W), (e) Volume Specific (SpV), (f)
Relative Humadity (RH). Berikut ini penjelasannya :
a. Dry-Bulb Temperature (Tdb)
Dry-Bulb temperature adalah suhu udara bola kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam
keadaan kering (bulb dari termometer tidak dibasahi dengan air).
b. Wet-Bulb Temperature (Twb)
Wet-Bulb temperature adalah suhu udara bola basah yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam
keadaan basah (bulb dari termometer diselimuti kain basah).
c. Dew-Point Temperature (Tdp)
Dew-Point Temperature adalah nilai suhu dimana uap air di dalam udara
mengalami proses pengembunan ketika udara didinginkan (suhu titik embun dari
uap air yang ada di udara).
d. Specific Humidity (W)
Specific Hunidity adalah massa kandungan uap air yang terkandung di
dalam udara setiap satu kilogram udara kering (kg air
/kg udara kering).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
e. Volume Specific (SpV)
Volume Specific 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.
f. Relative Humidity (RH)
Relative Humidity adalah presentase perbandingan jumlah air yang
terkandung dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam
1 m3 tersebut, pada tekanan dan suhu yang sama (kondisi yang sama).
Gambar 2.5. Parameter-parameter pada Psychrometric Chart
2.1.3.2. Proses – proses yang terjadi pada udara dalam Psychometric Chart
Proses – proses yang terjadi pada Psychrometric Chart antara lain : (a)
proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying), (b)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
proses pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembaban
(cooling and humidifying), (d) proses pendinginan (cooling), (e) proses penaikkan
kelembaban (humidifying), (f) proses penurunan kelembaban (dehumidifying), (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying), (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying).
Gambar 2.6. Proses – proses pada Psychrometric Chart
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan
kalor sensibel dan penurunan kalor laten udara. Pada proses pendinginan dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola
basah, penurunan entalpi, penurunan volume spesifik, penurunan temperatur titik
embun, dan penurunan kelembaban spesifik. Sedangkam kelembaban relatif dapat
mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari
prosesnya. Gambar 2.7 menyajikan proses pendinginan dan penurunan
kelembaban pada diagram psychrometric chart.
Gambar 2.7. Proses Cooling dan Dehumidifying
b. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan 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
kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami
penurunan. Gambar 2.8 menyajikan proses pemanasan pada diagram
psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 2.8. Proses Heating
c. Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban berfungsi untuk
menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini
menyebabkan perubahan suhu temperatur bola kering, temperaturr bola basah, dan
kelembaban spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur bola kering
dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik
embun, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik. Gambar 2.7 menyajikan
proses pendinginan dan penaikan kelembaban pada diagram psychrometric chart.
Gambar 2.9. Proses Cooling and Humidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
d. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan,
terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah, dan volume spesifik.
Namun, terjadi peningkatan pada kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik
dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada
Psychrometric Chart adalah garis horizontal ke arah kiri. Gambar 2.10
menyajikan proses pendinginan pada diagram psychrometric chart.
Gambar 2.10. Proses Cooling
e. Proses penaikkan kelembaban (humidifying)
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola
basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada Psychrometric
Chart adalah garis vertikal ke arah atas. Gambar 2.11 menyajikan proses penaikan
kelembaban pada diagram psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 2.11. Proses Humidifying
f. Proses penurunan kelembaban (dehumidifying)
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi,
suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada
Psychrometric Chart adalah garis vertikal ke arah bawah. Gambar 2.12
menyajikan proses penurunan kelembaban pada diagram psychrometric chart.
Gambar 2.12. Proses Dehumidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and
dehumidifying)
Proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban
spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan kelembaban relatif. Akan tetapi terjadi
peningkatan suhu bola kering. Garis proses pada Psychrometric Chart adalah ke
arah kanan bawah. Gambar 2.13 menyajikan proses pemanasan dan penurunan
kelembaban pada diagram psychrometric chart.
Gambar 2.13. Proses Heating and Dehumidifying
h. Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses
ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan suhu bola
kering. Garis proses pada Psychrometric Chart adalah garis ke arah kanan atas.
Gambar 2.14 menyajikan proses pemanasan dan penaikan kelembaban pada
diagram psychrometric chart.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying
2.1.3.3. Proses – proses yang terjadi pada Mesin Penghasil Air Aki
Proses – proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki disajikan dalam
Gambar 2.16 dan Gambar 2.15 menunjukan titik – titik proses pada mesin
penghasil air aki.
Gambar 2.15. Titik – titik proses pada mesin penghasil air aki.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Gamba 2.16. Proses – proses pada mesin penghasil air aki
Keterangan pada Gambar 2.15. :
A – B: Proses pemanasan dan penaikan kelembaban ( heating and humidifying)
Proses pemanasan dan penaikan kelembaban ditunjukkan Gambar 2.16
pada titik A sampai titik B dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada
Gambar 2.15. Proses ini terjadi ketika udara lingkungan masuk melalui kipas
udara masuk, sehingga udara terjadi pemadatan karena tekanan dari kipas udara
masuk dan meyebabkan kenaikan temperatur pada udara. Udara pada proses ini
mengalami kenaikan entalpi, kelembaban spesifik, suhu udara basah, suhu udara
kering, suhu titik embun dan kelembaban relatif. Seperti yang terlihat pada
Gambar 2.12.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
B – C: Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidifying)
Proses pendinginan dan penaikan kelembaban ditunjukan Gambar 2.15
pada titik B sampai titik C dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada
Gambar 2.15. Proses ini terjadi ketika udara yang telah masuk melalui kipas udara
masuk menuju ke ruang pencurah air. Di situ udara bersinggungan dengan
pencurah air dan menyebabkan udara mengalami peningkatan titik embun,
temperatur bola basah, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik. Udara juga
mengalami penurunan temperatur bola kering dan volume spesifik. Seperti yang
terlihat pada Gambar 2.9.
C – D: Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan ditunjukkan Gambar 2.15 pada titik C sampai titik D
dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada Gambar 2.15. Proses ini
berlangsung ketika udara melalui pencurah air dan menuju ke evaporator. Udara
yang telah melewati pencurah air tersebut mengalami peningkatan kandungan uap
air. Itu ditunjukan dengan adanya peningkatan kelembaban relatif, dan terjadi
penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, dan volume spesifik.
Sedangkan untuk kelembaban spesifik dan temperatur titik embun tetap. Seperti
yang terlihat pada Gambar 2.10.
D – E: Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidifying) yang berlangsung pada kelembaban relatif 100%.
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban ditunjukkan Gambar 2.15
pada titik D sampai titik C dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada
Gambar 2.15. Proses ini terjadi di dalam evaporator, ketika kelembaban relatif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
sudah 100% maka uap air yang berada di udara akan mengembun dan berubah
menjadi titik – titik air yang kemudian dikumpulkan untuk dijadikan air aki. Pada
proses ini terjadi penurunan bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume
spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik.
E – F: Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan ditunjukkan Gambar 2.15 pada titik E sampai titik F
dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada Gambar 2.15. Proses pemanasan
ini berlangsung ketika udara keluar dari evaporator, keluar melalui kompresor dan
kondensor. Pada proses ini udara mengalami peningkatan temperatur bola kering,
temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik
embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif
mengalami penurunan. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.8.
F – A: Proses pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidifying)
Proses pendinginan dan penaikan kelembaban ditunjukkan Gambar 2.15
pada titik F sampai titik A dan pada mesin penghasil air aki ditunjukan pada
Gambar 2.15. Proses ini merupakan proses yang terjadi di luar mesin penghasil air
aki, yaitu ketika udara keluar melalui kondensor dan dilepaskan di udara
lingkungan yang sebagian dari udara tersebut dapat terserap kembali ke kipas
udara masuk bercampur dengan udara segar. Pada proses ini, terjadi penurunan
temperatur bola kering dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan
temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik.
Seperti yang terlihat pada Gambar 2.9.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
2.1.3.4. Perhitungan pada Psychrometric Chart
Dengan menggunakan psychrometric chart dapat diketahui data sebagai
berikut :
a. Laju aliran volume air yang diembunkan (Vair)
Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung dengan Persamaan
(2.7) :
Vair = Vair / Δt …(2.7)
Pada Persamaan (2.7) :
Vair = laju aliran volume air yang diembunkan (liter/jam)
Vair = volume air yang diembunkan (liter)
Δt = waktu yang diperlukan untuk menghasilkan air aki (jam)
b. Pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW)
Pertambahan kanduangan air dalam udara dapat dihitug dengan Persamaan
(2.8) :
ΔW = WB - WA …(2.8)
Pada Persamaan (2.8) :
ΔW : pertambahan kandungan air dalam udara (kgair/kgudara)
WB : kelembaban spesifik udara saat masuk evaporator (kgair/kgudara)
WA : kelembaban spesifik udara saat keluar evaporator (kgair/kgudara)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
c. Laju aliran massa udara (ṁudara)
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.9) :
ṁudara = Vair / ΔW …(2.9)
Pada Persamaan (2.9) :
ṁudara : laju aliran massa udara (kgudara / menit)
Vair : laju aliran volume air yang diembunkan (liter / menit)
ΔW : pertambahan kandungan air dalam udara (kgair/kgudara)
d. Debit aliran udara (Qudara)
Debit aliran udara dapat diketahui dengan menggunakan Persamaaan
(2.10) :
Qudara = ṁudara / ρudara ..(2.10)
Pada Persamaan (2.10) :
Qudara : debit aliran udara (m3/menit)
ṁudara : laju aliran massa udara (kgudara / menit)
ρudara : massa jenis udara (1,2 kg/m3)
2.2. Tinjauan Pustaka
Yaningsih, I. dan Istanto, T. (2014), melakukan penelitian tentang
desalinasi dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang dianggap sebagai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
cara yang efisien dan menjanjikan dimana memanfaatkan kondenser dan
evaporator dari pompa kalor untuk menghasilkan air tawar dari air laut. Penelitian
ini menguji pengaruh laju aliran massa udara terhadap produktivitas air tawar unit
desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan
dehumidifikasi. Pada penelitian ini laju aliran massa udara divariasi sebesar
0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202 kg/s, 0,0254 kg/s dan 0,0306 kg/s dengan cara
mengatur kecepatan udara sebesar 2 m/s, 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s dan 6 m/s. Untuk
setiap pengujian, laju aliran massa air laut masuk humidifier dijaga konstan
sebesar 0,0858 kg/s, temperatur air laut masuk humidifier dijaga konstan sebesar
45oC, salinitas air laut umpan sebesar 31.342 ppm dan air laut dalam sistem ini
disirkulasi ulang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa produktivitas air tawar
unit desalinasi meningkat dengan kenaikan laju aliran massa udara hingga ke
sebuah nilai optimum dan menurun setelah nilai optimum tersebut. Produksi air
tawar optimum diperoleh pada laju aliran massa udara 0,0202 kg/s yaitu sebesar
24,48 liter/hari. Produksi air tawar unit desalinasi ini pada laju aliran massa air
laut 0,0858 kg/s untuk laju aliran massa udara 0,0103 kg/s, 0,0153 kg/s, 0,0202
kg/s, 0,0254 kg/s dan 0,0306 kg/s berturut-turut rata-rata sebesar 11,28 liter/hari,
18,72 liter/hari, 24,48 liter/hari, 23,04 liter/hari dan 21,60 liter/hari. Air tawar
hasil unit desalinasi memiliki nilai salinitas 620 ppm.
Yaningsih, I. dan Istanto, I. (2015), melakukan penelitian untuk menguji
pengaruh penggunaan spray humidifier dan pad humidifier terhadap produktivitas
pompa kalor berdasarkan unit desalinasi dengan menggunakan proses
humidifikasi dan dehumidifikasi. Dalam spray humidifier ada 5 buah alat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
penyiram untuk menyemprotkan air laut. Pada pad humidifier, air laut
didistribusikan secara merata dari atas mengalir melalui pipa berlubang yang telah
ditempatkan pada pad humidifier. Menguji pengaruh debit air laut, kecepatan
udara dan suhu air laut yang diumpankan ke spray humidifier dan pad humidifier
pada produksi air tawar yang dihasilkan dari unit desalinasi. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa produksi air tawar meningkat dengan meningkatnya debit air
laut, kecepatan udara, dan suhu air laut, ini berlaku untuk penggunaan spray
humidifier atau pad humidifier di unit desalinasi. Pada pengujian pengaruh debit
air laut, kecepatan udara, dan suhu air laut , kinerja spray humidifier dan pad
humidifier adalah sama dalam produksi air tawar, ketika rasio laju aliran massa air
laut terhadap laju aliran massa udara masing-masing sebesar 1,34, 1,3 dan 1,3.
Romadhoni, E. (2017), melakukan sebuah penelitian untuk merancang dan
membuat mesin penghasil air aki menggunakan mesin siklus kompresi uap
dengan tambahan humidifier. Tujuan dari penelitian tersebut untuk : (a)
merancang dan merakit mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap dan
dilengkapi dengan humidifier. (b) mengetahui karakteristik mesin penghasil air
aki yang telah dibuat, meliputi ; COPaktual, COPideal, efisiensi dari mesin siklus
kompresi uap dan mengetahui jumlah air aki per jamnya. Penelitian dilakukan di
laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Dalam penelitian ini
variasi yang digunakan yaitu (1) kipas dengan kecepatan satu, (2) kipas dengan
kecepatan maksimal, dan (3) kipas humidifier pada posisi OFF. Mesin penghasil
air aki berhasil dibuat bekerja dengan baik. Mesin siklus kompresi uap yang
digunakan memiliki nilai COPaktual sebesar 7.61, COPideal sebesar 10.6, dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
memiliki nilai efisiensi sebesar 71.72 %. Mesin mampu menghasilkan air aki
dengan dengan volume air aki sebesar 1.41 liter/jam ketika kipas humidifier
bekerja pada kecepatan maksimal, 1.35 liter/jam ketika kipas humidifier bekerja
pada kecepatan satu, 1.28 liter/jam ketika kipas humidifier dalam kondisi off.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Objek Penelitian
Objek yang diteliti adalah mesin penghasil air aki dari udara. Seperti yang
tersaji pada Gambar 3.1. Mesin penghasil air aki ini mempergunakan mesin yang
bekerja dengan siklus kompresi uap dan memiliki tambahan rangkaian sistem
pencurah air. Ukuran mesin yang dibuat memiliki panjang 2 m, lebar 1 m dan
tinggi 1,6 m.
Gambar 3.1. Skematik Mesin Penghasil Air Aki
Keterangan pada Gambar 3.1 :
1. Kipas udara masuk 5. Pompa air 9. Kondensor
2. Bak pencurah air 6. Bak penampung air 10. Gelas penampung air aki
3. Pipa aliran air 7. Evaporator
4. Ruang pencurah air 8. Kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
3.1.1. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Energi, Prodi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Metode yang
digunakan adalah eksperimen.
3.1.2. Alat dan Bahan Penelitian
Dalam pembuatan mesin penghasil air aki ini diperlukan beberapa alat dan
bahan, yaitu meliputi :
3.1.2.1. Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki
meliputi :
a. Obeng
Obeng digunakan untuk mengencangkan maupun melepas baut pada saat
pengerjaan pembuatan mesin. Dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Obeng
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
b. Meteran
Meteran yang digunakan memiliki penjang maksimal 5 meter, dan
digunakan untuk mengukur panjang besi pada pembuatan rangka alat. Dapat
dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Meteran
c. Penggaris siku
Penggaris siku digunakan untuk membuat garis sudut agar hasil sketsa
yang dibuat pada besi persegi berongga, tripleks maupun plat aluminium presisi.
Dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Penggaris siku
d. Mistar baja
Mistar baja digunakan secara bersamaan dengan pengaris siku untuk
mendapatkan sketsa yang presisi. Selain itu digunakan juga untuk menjadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
landasan saat memotong triplek menggunakan cutter, agar lurus. Dapat dilihat
pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5. Mistar baja
e. Pisau cutter
Pisau cutter digunakan untuk memotong selotip, triplek dan plat
aluminium. Dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Pisau cutter
f. Mesin las
Mesin las yang digunakan adalah mesin las listrik, yang digunakan untuk
menyambungkan rangka alat. Dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7. Mesin las
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
g. Mesin gerinda tangan
Mesin gerinda tangan digunakan untuk memotong triplek dan besi stall
polos unruk pembuatan rangka alat dan meratakan bekas las - lasan. Dapat dilihat
pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Mesin gerinda tangan
h. Sikat dan palu las
Sikat las dan palu las digunakan secara bergantian. Setelah selesai
pengelasan, bagian yang dilas di pukul dengan palu las agar kerak pada besi dapat
terlepas dan kemudian menggunakan sikat las untuk membersihkan bagian yang
dilas. Dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Sikat dan palu las
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
3.1.2.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penghasil air aki
meliputi :
a. Triplek
Triplek yang tebal digunakan untuk membuat bak penampung air bawah
dan triplek yang tipis digunakan untuk membuat beberapa casing pada alat. Dapat
dilihat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10. Triplek
b. Plat aluminium
Plat aluminium digunakan untuk membuat sebagian besar casing pada alat
yang dibuat. Dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Plat aluminium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
c. Container box 52 liter
Container box digunakan sebagai penampung air atas pada sistem
pencurah air dengan membuat lubang – lubang kecil pada dasaran container box
maka akan terjadi curahan hujan saat dialiri air. Dapat dilihat pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12. Container box
d. Besi persegi berongga
Besi persegi berongga digunakan sebagai bahan utama pembuatan rangka
alat. Dapat dilihat pada Gamabar 3.13.
Gambar 3.13. Besi persegi berongga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
e. Gas refrigeran R410a
Gas refrigeran R410a menjadi fluida kerja pada mesin siklus kompresi
uap. Dapat dilihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14. Gas refrigeran R410a
f. Pipa PVC
Pipa PVC digunakan untuk membuat saluran aliran air pada sistem
pencurah air. Dapat dilihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Pipa plastik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
g. Resin dan Katalis
Resin dan katalis cara penggunaannya dengan dicampurkan pada takaran
tertentu. Digunakan untuk melapisi triplek yang digunakan untuk bak
penampungan bawah pada sistem pencurah air. Dapat dilihat pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16. Resin dan Katalis
h. Baut ulir
Baut ulir digunakan untuk membaut casing pada alat pemhasil air aki dan
juga untuk membaut dudukan pada pompa air. Dapat dilihat pada Gambar 3.17.
Gambar 3.17. Baut ulir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
i. Elbow dan T
Elbow digunakan untuk membelokan aliran air secara siku atau 90O. Dan
T digunakan untuk membagi aliran air menjadi 2 arah. Dapat dilihat pada Gambar
2.18.
Gambar 3.18. Elbow dan T
3.1.2.3. Alat Bantu Pengukuran
a. Hygrometer
Hygrometer (termometer udara basah dan udara kering) seperti pada
Gambar 3.19 digunakan untuk mengetahui kelembaban udara, selain itu juga
untuk mengukur suhu udara basah dan suhu udara kering pada ruang atau tempat
yang diambil datanya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 3.19. Hygrometer
b. Thermocouple dan penampil suhu digital
Thermocouple seperti pada Gambar 3.20 digunakan untuk mengukur suhu
pada saat pengambilan data. Cara pemakaiannya dengan meletakkan atau
menempelkan ujung thermocouple pada bagian yang akan diukur suhunya. Lalu
penampil suhu digital dinyalakan untuk menampilkan suhu yang ingin diketahui.
Bagian yang diambil besar suhunya yaitu suhu evaporator dan kondensor.
Gambar 3.20. Thermocouple dan penampil suhu digital.
c. Stopwatch
Stopwatch seperti pada Gambar 3.21 digunakan untuk mengukur selang
waktu dalam pengambilan data yang dibutuhkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gambar 3.21. Stopwatch
d. Gelas ukur
Gelas ukur seperti pada Gambar 3.22 digunakan untuk menampung dan
mengetahui volume air yang dihasilkan mesin penghasil air aki.
Gambar 3.22. Gelas ukur.
e. Tachometer
Tachometer seperti pada Gambar 3.23 digunakan untuk mengukur
kecepatan putar pada suatu objek yang berputar. Dalam penelitian ini digunakan
untuk mengetahui kecepatan putar per menit (RPM) pada poros kipas udara
masuk.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 3.23. Tachometer.
f. Anemometer
Anemometer seperti pada Gambar 3.24 digunakan untuk mengukur
kecepatan angin. Pada penelitian ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin
dari kipas udara masuk.
Gambar 3.24. Anemometer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
3.1.2.4. Komponen Utama Mesin
a. Evaporator
Evaporator yang digunakan merupakan evaporator standar pada AC
berdaya 1 PK. Evaporator yang peneliti gunakan seluruh bagian pada evaporator
sudah dilapisi dengan Blue Fin yang dapat mencegah karat, korosi, serta
penumpukan kotoran. Sehingga proses pendingin menjadi lebih optimal. Gambar
evaporator dapat dilihat pada Gambar 3.25.
Spesifikasi :
Bahan pipa evaporator : Tembaga
Bahan sirip evaporator : Aluminium
Dimensi evaporator : 71 x 27 x 19 cm (P x L x T)
Jenis evaporator : Pipa bersirip
Gambar 3.25. Evaporator
Sumber : http://www.serabutan.com/2017/07/ac-gree-ac-canggih-dengan-
teknologi-cerdas-yang-ramah-lingkungan-dan-hemat-energi.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
b. Kompresor
Kompresor yang digunakan mesin ini merupakan kompresor berjenis
rotari dengan daya 1 PK. Gambar kompresor dapat dilihat pada Gambar 3.26.
Spesifikasi :
Tinggi : 28 cm
Diameter tabung besar : 12 cm
Diameter tabung kecil : 4 cm
Kapasitas pendinginan : 9000 Btu/h
Daya listrik : 780 Watt
Tegangan listrik : 220 – 240 V
Frekuensi : 50 Hz
Refrigerant : R410A
Tingkat kebisingan : 50 dB
Gambar 3.26. Kompresor
Sumber : http://www.serabutan.com/2017/07/ac-gree-ac-canggih-dengan-
teknologi-cerdas-yang-ramah-lingkungan-dan-hemat-energi.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
c. Kondensor
Kondensor yang digunakan pada mesin peneliti merupakan kondensor
standar dari AC berdaya 1 PK. Kondensor ini menggunakan gold fin, hampir
sama dengan blue fin berguna mencegah dari karat, korosi dan penumpukan
kotoran. Gambar kondensor dilihat pada Gambar 3.27.
Spesifikasi kondensor :
Jenis : Pipa bersirip
Bahan pipa : Tembaga
Bahan sirip : Tembaga
Diameter pipa cair : ¼ inch
Diameter pipa gas : 3/8 inch
Dimensi kondensor : 72 x 31 x 42,8 cm (P x L x T)
Gambar 3.27. Kondensor
Sumber : http://www.serabutan.com/2017/07/ac-gree-ac-canggih-dengan-
teknologi-cerdas-yang-ramah-lingkungan-dan-hemat-energi.html
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
d. Pipa kapiler
Pipa kapiler yang digunakan pada mesin ini merupakan pipa kapiler
standar dari AC berdaya 1 PK. Gambar pipa kapiler dapat dilihat pada Gambar
3.28.
Spesifikasi :
Bahan : Tembaga
Diameter dalam pipa : ± 0,6” ID (ukuran standar AC 1 PK)
Panjang pipa : ± 1,5 meter
Gambar 3.28. Pipa kapiler
Sumber : https://tiriztea.wordpress.com/2011/05/12/pipa-kapiler/
e. Pompa air
Pompa air digunakan dalam siklus pencurah air untuk mensirkulasikan air
atau sebagai penghisap air ke dalam pompa dan pendorong air menuju bak
pencurah air. Gambar pompa air dapat dilihat pada Gambar 3.29.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Spesifikasi :
Jenis pompa : Pompa hisap
Tipe : WD – 101 EA
Diameter pompa : 12 cm
Tinggi pompa : 27 cm
Daya listrik : 100 Watt
Tegangan listrik : 220 V / 50 Hz
Kapasitas mak. : 70 liter / menit
Ketinggian mak. : 6 meter
Gambar 3.29. Pompa air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
f. Kipas angin
Kipas angin digunakan untuk mensirkulasikan udara atau sebagai
pendorong udara lingkungan untuk masuk ke dalam ruang curahan air yang akan
mempertemukan udara luar dengan air curahan. Kelembaban udara akan
meningkat sebelum melewati evaporator. Gambar kipas angin dapat dilihat pada
Gambar 3.30.
Spesifikasi :
Diameter kipas : 22,8 cm / 9 inchi
Daya listrik : 35 Watt
Voltase : 220 Vac – 50 Hz
Gambar 3.30. Kipas angin
3.2. Proses Pembuatan Mesin Penghasil Air Aki
Langkah – langkah yang dilakukan untuk membuat mesin penghasil air aki
ini, sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
a. Merancang skema msein penghasil air aki.
b. Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam
pembuatan mesin penghasil air aki.
c. Mempotong – potong besi persegi berongga sesuai ukuran pada rancangan
rangka.
d. Menyusun dan mengelas susunan besi persegi berongga sesuai rancangan.
e. Memasang roda pada rangka mesin.
f. Memasang dinding luar mesin dengan bahan triplek, akrilik dan plat
alumunium.
g. Memasang dasaran ruang mesin dengan bahan triplek.
h. Membuat bak penampung air bawah dengan triplek tebal dan dilapisi dengan
menggunakan resin dan katalis.
i. Melubangi bak pencurah air dengan diameter 4 mm dan jarak antar lubang 15
mm.
j. Memasang komponen – komponen mesin siklus kompresi uap : kondensor,
evaporator, kompresor dan pipa kapiler.
k. Memasang kipas udara masuk.
l. Memasang komponen pencurah air : bak pencurah air, bak penampung air
bawah, pompa air dan pipa saluran air ¼”.
m. Memasang sistem kelistrikan mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi
uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
3.3. Alur Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mesin penghasil air aki seperti disajikan pada
Gambar 3.31.
Gambar 3.31. Skema Alur Penelitian Mesin Penghasil Air Aki
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
3.4. Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan putaran kipas udara
masuk. Macam – macam variasi yang digunakan seperti berikut ini :
a. Kecepatan putar kipas 0 rpm
b. Kecepatan putar kipas 2000 rpm
c. Kecepatan putar kipas 3800 rpm
d. Kecepatan putar kipas 4900 rpm
3.5. Cara Pengambilan Data
Pengambilan data terdiri dari dua bagian, data primer dan data sekunder.
Data primer merupakan data yang diperoleh dari apa yang ditampilkan oleh alat
ukur yang dipasangkan pada mesin penghasil air aki. Sedangkan data sekunder
merupakan data yang diperoleh dari pengolahan data primer, melalui perhitungan
diagram P-h dan psychometric chart. Berikut ini merupakan cara untuk
mendapatkan data primer :
a. Menempatkan mesin penghasil air diruang terbuka (diluar laboratorium) agar
mendapatkan udara dan suhu lingkungan.
b. Mengkalibrasi thermometer yang digunakan untuk mengukur suhu.
c. Mempersiapkan alat ukur, gelas ukur, stopwatch, alat tulis.
d. Memasang thermocouple dan hygrometer pada setiap titik yang akan diambil
datanya.
e. Mengecek semua komponen alat.
f. Mencatat tekanan dan suhu pada setiap titik uji pada menit ke – 0.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
g. Menghidupkan mesin penghasil air aki dan stopwatch pada waktu yang
bersamaan.
h. Mencatat data yang ditunjukan thermocouple APPA dan hygrometer serta
mencatat banyak air aki yang di hasilkan setiap 10 menit dalam waktu 2 jam
(120 menit).
i. Data yang perlu dicatat meliputi :
Gambar 3.32. Skema penempatan alat ukur
Keterangan Gambar 3.32 :
TA : Suhu udara pada kondisi udara luar.
TB : Suhu udara pada kondisi setelah melewati kipas udara masuk
TC : Suhu udara pada kondisi sebelum masuk evaporator
TE : Suhu udara pada kondisi setelah melewati evaporator
TF : Suhu udara pada kondisi setelah melewati kondensor
Pevap : Tekanan kerja evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Pcond : Tekanan kerja kondensor
Vair aki : Volume air aki yang dihasilkan mesin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pengaruh kecepatan kipas udara masuk pada mesin
penghasil air aki dengan siklus kompresi uap meliputi : suhu kerja evaporator
(Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), suhu udara kering (Tdb) dan basah (Twb) di
lingkungan (TA), suhu udara kering (Tdb) dan basah (Twb) setelah melewati kipas
udara masuk (TB), suhu udara kering (Tdb) dan kelembaban relatif (RH) sebelum
melewati evaporator (TC), suhu udara kering (Tdb) setelah melewati evaporator
(TE), suhu udara kering (Tdb) setelah melewati kondensor (TF), dan volume air
yang dihasilkan mesin penghasil air aki. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali
untuk setiap variasi, lalu ambil rata – ratanya. Variasi yang digunakan dalam
pengambilan data yaitu (1) kipas udara masuk dengan kecepatan 0 rpm (kipas
mati) (2) kipas udara masuk dengan kecepatan 2000 rpm atau memiliki kecepatan
aliran udara 3,4 m/s (3) kipas udara masuk dengan kecapatan 3800 rpm atau
memiliki kecepatan aliran udara 4,8 m/s (4) kipas udara masuk dengan kecepatan
4900 rpm atau memiliki kecepatan aliran udara 5,3 m/s. Setelah pengsmbilsn data
selesai, akan dianalisa dengan menggunakan diagram p-h dan psychrometric
chart. Untuk hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Tab
el 4
.1. H
asil
pen
elit
ian d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 0
rp
m.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Tab
el 4
.1. H
asil
pen
elit
ian d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 2
000 r
pm
.
Tab
el 4
.2. H
asil
pen
elit
ian d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 2
000 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Tab
el 4
.3. H
asil
pen
elit
ian d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 3
800 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Tab
el 4
.4. H
asil
pen
elit
ian d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 4
900 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap
4.2.1 P-h diagram
Diagram P-h digunakan untuk mengetahui unjuk kerja mesin siklus
kompresi uap pada mesin penghasil air aki. Untuk mengetahui nilai – nilai pada
siklus kompresi uap, maka harus membuat skema siklus kompresi uap pada
diagram P-h. Untuk menggambar diagram P-h bisa menggunakan nilai tekanan
refrigeran masuk kompresor (low presssure) dan keluar kompresor (high presure),
atau menggunakan nilai suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kompresor
(Tkond). Pada penelitian ini akan dilakukan dengan menggunakan nilai tekanan
refrigeran masuk kompresor (low presssure) dan keluar kompresor (high presure),
Nilai – nilai yang akan didapatkan dari diagram P-h yaitu : nilai entalpi refrigeran
saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refreigeran saat masuk kondensor (h2),
nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor (h3), dan nilai entalpi refrigeran saat
masuk evaporator (h4). Siklus kompresi uap dianggap ideal, maka tidak ada proses
pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut. Nilai – nilai yang diperoleh pada
diagram P-h dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. merupakan perhitungan data salah satu variasi penelitian
yang akan dijadikan contoh untuk proses perhitungan siklus kompresi uap pada
diagram P-h. Penggambaran diagram P-h yang ditunjukan Gambar 4.1.
menggunakan data pada variasi kecepatan kipas udara masuk 2000 rpm yang
menghasilkan air aki terbanyak yaitu sebesar 4770 ml (4,77 liter). Pada variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gam
bar
4.1
. D
iagra
m P
-h s
alah
sat
u v
aria
si d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 2
000 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
tersebut, diketahui nilai tekanan refrigeran masuk kompresor (Pevap / low
presssure) sebesar 0,896 MPa dan keluar kompresor (Pkond / high presure) sebesar
2,496 MPa, nilai entalpi h1 sebesar 424,4 kJ/kg, nilai entalpi h2 sebesar 450,1
kJ/kg, nilai entalpi h3 sama besar dengan nilai entalpi h4 sebesar 272,7 kJ/kg.
Setelah didapatkan nilai Pevap, Pkond, h1, h2, h3, h4, maka dapat dilakukan
perhitungan untuk mengetahui unjuk kerja mesin siklus kompresi uap, yaitu
energi kalor yang diserap evaporator (Qin), energi kalor yang dilepas kondensor
(Qout), kerja kompresor (Win), COPideal, COPaktual, efisiensi (η), dan laju aliran
massa refrigeran (ṁref).
a. Energi kalor yang diserap evaporator (Qin).
Energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran
merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h dari titik h4 ke titik h1 seperti
ditunjukan pada Gambar 4.1. Energi kalor yang diserap evaporator per satuan
massa refrigeran (Qin) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1. Energi
kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin) adalah nilai
entalpi refrigeran ketika keluar evaporator (h1) dikurangi dengan nilai entalpi
refrigeran ketika masuk evaporator (h4). Perhitungan energi kalor yang diserap
evaporator yaitu :
Qin = h1 – h4
= 424,4 kJ/kg – 272,7 kJ/kg
= 151,7 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
b. Energi kalor yang dilepas kondensor (Qout).
Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran
merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h dari titik h2 ke titik h3 seperti
ditunjukan pada Gambar 4.1. Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) dapat dihitung dengan Persamaan 2.2. Energi kalor yang
dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) adalah nilai entalpi
refrigeran saat masuk kondensor (h2) dikurangi dengan nilai entalpi refrigeran
ketika keluar kondensor (h3). Perhitungan energi kalor yang dilepaskan kondensor
yaitu :
Qout = h2 – h3
= 450,1 kJ/kg – 272,7 kJ/kg
= 177,4 kJ/kg
c. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win).
Kerja kompresor per satuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
pada diagram P-h dari titik h1 ke h2 sepeerti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan
Persamaan 2.3. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win) adalah nilai
entalpi refrigeran ketika masuk kondensor (h2) dikurangi nilai entalpi refrigeran
ketika keluar evaporator (h1). Perhitungan energi kalor yang dilepaskan kondensor
yaitu :
Win = h2 – h1
= 450,1 kJ/kg – 424,4 kJ/kg
= 25,7 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
d. Coefficient of Performance aktual (COPaktual).
Coefficient of Performance aktual merupakan perbandingan antara besar
energi kalor yang diserap evaporator dengan energi kerja kompresor. Coefficient
of Performance aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan Persamaan 2.4.
Coefficient of Performance aktual (COPaktual) adalah nilai energi kerja kompresor
per satuan massa refrigeran (Win) dibagi nilai energi kalor yang diserap evaporator
per satuan massa refrigeran (Qin). Perhitungan Coefficient of Performance aktual
yaitu :
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1)
= 151,7 kJ/kg / 25,7 kJ/kg
= 5,9
e. Coefficient of Performance ideal (COPideal).
Coefficient of Performance ideal dapat dihitung dengan Persamaan 2.5.
Coefficient of Performance ideal (COPideal) adalah suhu mutlak evaporator
(Tevap) dibagi dengan hasil pengurangan antara suhu mutlak kondensor (Tkond)
dikurangi suhu mutlak evaporator (Tevap). Perhitungan Coefficient of
Performance ideal yaitu :
COPideal = Te / (Tc – Te)
= 280,2 K / ( 315,9 K – 280,2 K )
= 7,84
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η).
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan 2.6.
Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) adalah nilai Coefficient of Performance
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
aktual (COPaktual) dibagi dengan Coefficient of Performance ideal (COPideal) lalu
dikali 100%. Perhitungan Efisiensi mesin siklus kompresi uap yaitu :
η = (COPaktual / COPideal) x 100
= ( 5,9 / 7,84 ) x 100
= 75,21 %
g. Laju aliran massa refrigeran (ṁref).
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan 2.7. Laju
aliran massa refrigeran (ṁref) adalah nilai daya listrik (Watt) dibagi nilai energi
kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win). Perhitungaan laju aliran massa
refrigeran yaitu :
ṁref = Daya / Win = ( I x V ) / ( h2 – h1 )
= 440 W / 25,7 kJ/kg
= 440 W / 25700 J/kg
= 0,0171 kg/s
Tabel 4.5. Data P-h diagram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 4.6. Hasil perhitungan P-h diagram.
4.2.2 Psychrometric chart
Psychrometric chart merupakan sebuah gambaran situasi yang terjadi pada
udara dalam proses – proses ketika mesin penghasil air aki beroperasi. Dalam
pembuatan psychrometric chart diperlukan data berupa suhu kerja evaporator
(Tevap), suhu kerja kondensor (Tkond), suhu udara kering (Tdb), suhu udara basah
(Twb). Berikut ini berturut – turut merupakan data yang ambil : (1) Suhu udara
lingkungan (TA) diambil Tdb dan Twb, (2) Suhu udara setelah melewati kipas udara
masuk (TB) diambil Tdb dan Twb, (3) Suhu udara sebelum masuk evaporator (TC)
diambil Tdb dan Twb, (4) Suhu udara setelah melewati evaporator (TD) diambil Tdb,
(5) Suhu udara setelah melewati kondensor (TE) diambil Tdb.
Pada psychrometric chart seperti pada Gambar 4.2. dilakukan beberapa
perhitungan antara lain laju aliran massa air yang diembunkan (Vair), pertambahan
kandungan air dalam udara (ΔW), laju aliran massa udara (ṁudara), dan debit aliran
udara (Q).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Gam
bar
4.2
. P
sych
rom
etri
c ch
art
sal
ah s
atu v
aria
si d
engan
kec
epat
an p
uta
r kip
as u
dar
a m
asuk 2
00
0 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
a. Kelembaban spesifik udara setelah melewati pencurah air (W1) dan
kelembaban spesifik udara setelah melewati evaporator (W2).
Kelembaban spesifik udara didapatkan dengan psychrometric chart.
Kelembaban spesifik udara setelah melewati pencurah air (W1) diperoleh dari
garis kelembaban spesifik pada titik C dan kelembaban spesifik udara setelah
melewati evaporator (W2) diperoleh dari garis kelembaban spesifik pada titik E.
Untuk variasi kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm melalui Gambar 4.2
diperoleh nilai kelembaban spesifik udara setelah melewati pencurah air (W1)
sebesar 0,0191 kgair/kgudara dan kelembaban spesifik udara setelah melewati
evaporator (W2) sebesar 0,0158 kgair/kgudara.
Tabel 4.7. Data kelembaban spesifik yang didapatkan dari psychrometric chart.
No. Variasi W1 W2
(kgair/kgudara) (kgair/kgudara)
1 Kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm 0,0188 0,0162
2 Kecepatan putar kipas udara masuk 2000
rpm 0,0191 0,0158
3 Kecepatan putar kipas udara masuk 3800
rpm 0,0188 0,0162
4 Kecepatan putar kipas udara masuk 4900
rpm 0,0186 0,0162
b. Laju aliran volume air yang diembunkan (Vair).
Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan 2.7. Laju aliran volume air yang diembunkan (Vair)
adalah jumlah air yang diembunkan (Vair) dibagi dengan lama waktu yang
diperlukan (Δt). Perhitungan Laju aliran massa air yang diembunkan yaitu :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Vair = Vair / Δt
= 4,77 liter / 2 jam
= 2,385 liter/jam
c. Pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW).
Pertambahan kandungan air dalam udara dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan 2.8. Pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW)
adalah nilai kelembaban spesifik udara saat masuk evaporator (W1) dikurangi nilai
kelembaban spesifik udara saat keluar evaporator (W1). Perhitungan pertambahan
kandungan air dalam udara yaitu :
ΔW = W1 – W2
= 0,0191 kgair/kgudara – 0,0158 kgair/kgudara
= 0,0033 kgair/kgudara
d. Laju aliran massa udara (ṁudara).
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
2.9. Laju aliran massa udara (ṁudara) adalah laju aliran volume air pengembunan
(Vair) dibagi dengan pertambahan kandungan air dalam udara (ΔW). Perhitungan
laju aliran massa udara yaitu :
ṁudara = Vair / ΔW
= 2,385 liter/jam / 0,0033 kgair/kgudara
= 0,03975 liter/menit / 0,0033 kgair/kgudara
= 12,045 kgudara/menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
e. Debit aliran udara (Qudara).
Debit aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.10.
Debit aliran udara (Qudara) adalah laju aliran massa udara (ṁudara) dibagi dengan
massa jenis udara (ρudara) sebesar 1,2 kg/m3. Perhitungan debit aliran udara yaitu :
Qudara = ṁudara / ρudara
= 12,045 kgudara/menit / 1,2 kg/m3
= 10,038 m
3/menit
Tabel 4.8. Data hasil perhitungan psychrometric chart.
No. Variasi Vair ΔW ṁudara Qudara
(liter/jam) (kgair/kgudara) (kgudara/menit) (m3/menit)
1
Kecepatan
putar kipas 0
rpm
2,29 0,0026 14,692 12,244
2
Kecepatan
putar kipas
2000 rpm
2,385 0,0033 12,045 10,038
3
Kecepatan
putar kipas
3800 rpm
2,36 0,0026 15,115 12,596
4
Kecepatan
putar kipas
4900 rpm
2,26 0,0024 15,694 13,078
4.3 Pembahasan
Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap dan menggunakan
tambahan pencurah air (humidifier) telah berhasil dirakit dan mesin dapat bekerja
sesuai dengan fungsinya. Untuk kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm (kipas
off), kelembaban relatif lingkungan sebesar 87 %, kelembaban relatif sebelum
melewati pencurah air turun 2 % menjadi 85 % dan setelah melewati pencurah air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
meningkat 13,1 % menjadi 98,1 %. Untuk kecepatan putar kipas udara masuk
2000 rpm (v = 3,4 m/s), kelembaban relatif lingkungan sebesar 83 %, kelembaban
relatif sebelum melewati pencurah air naik 1 % menjadi 84 % dan setelah
melewati pencurah air meningkat 13,2 % menjadi 97,2 %. Untuk kecepatan putar
kipas udara masuk 3800 rpm (v = 4,8 m/s), kelembaban relatif lingkungan sebear
81%, kelembaban relatif sebelum melewati pencurah air turun 2 % menjadi 79 %
dan setelah melewati pencurah air meningkat 16,9 % menjadi 95,9 %. Untuk
kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm (v = 5,3 m/s), kelembaban relatif
lingkungan sebesar 80 %, kelembaban relatif sebelum melewati pencurah air
turun 3 % menjadi 77 % dan setelah melewati pencurah air meningkat 14,4 %
menjadi 91,4 %. Pada titik A kelembaban relatif udara tiap variasi berbeda – beda
karena udara lingkungan sebelum kipas udara masuk bercampur dengan panas
yang dikeluarkan kondensor, dimana posisi lubang keluar kondensor berada
dibawah kipas udara masuk. Salain itu juga disebabkan karena semakin besar
kecepatan putar kipas udara masuk, yang membuat udara panas yang dikeluarkan
kondensor menjadi semakin banyak terserap masuk mesin penghasil air aki.
Dari hasil penelitian yang ditunjukan Gambar 4.1 didapatkan karakteristik
dari mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki yang memberikan
volume air aki terbanyak yaitu pada variasi kecepatan putar kipas udara masuk
2000 rpm (v = 3,4 m/s) dengan volume air aki sebesar 4770 ml. Karakteristik
mesin siklus kompresi uap dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6. Pada
kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm didapatkan nilai Qin sebesar 151,7
kJ/kg, Qout sebesar 177,4 kJ/kg, Win sebesar 25,7 kJ/kg, COPaktual sebesar 5,9,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
COP ideal sebesar 7,84, Efisiensi sebesar 75,21 %, dan Laju aliran massa refrigeran
sebesar 0,0171 kg/s.
Dilihat dari Gambar 4.3. dan Gambar 4.4. volume air aki yang dihasilkan
pada setiap variasi kecepatan putar kipas udara masuk tidak sama. Kecepatan
putar kipas udara masuk 0 rpm menghasilkan air aki sebesar 2290 ml/jam.
Kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm menghasilkan air aki sebesar 2385
ml/jam. Kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm menghasilkan air aki
sebesar 2360 ml/jam. Kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm menghasilkan
air aki sebesar 2260 ml/jam. Dan rata – rata mesin penghasil air aki dapat
menghasil air aki sebesar 2320 ml/jam. Penggunaan kipas udara masuk sangat
berpengaruh pada banyak air aki yang dihasilkan mesin. Pada variasi kecepatan
putar kipas 2000 rpm menghasilkan air aki yang lebih banyak dibanding dengan
hasil variasi kecepatan putar kipas laiannya, dibandingkan dengan hasil kecepatan
putar kipas 0 rpm atau kipas mati selisih 190 ml lebih banyak, dengan hasil
kecepatan putar kipas 3600 rpm selisih 50 ml lebih banyak, dan dengan hasil
kecepatan putar kipas 4900 rpm selisih 250 ml lebih banyak. Untuk variasi pada
kecepatan putar kipas 3600 rpm menghasilkan air aki yang lebih banyak 140 ml
dari hasil variasi kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm atau kipas mati dan
selisih 200 ml lebih banyak dibanding variasi kecepatan putar kipas 4900 rpm,
tetapi lebih sedikit 50 ml jika dibandingkan dengan hasil dari variasi kipas udara
masuk 2000 rpm.Untuk hasil variasi kecepatan putar kipas 4900 rpm, paling
sedikit menghasilkan air aki dengan selisih 60 ml lebih sedikit dari variasi
kecepatan putar kipas 0 rpm atau kipas mati, 250 ml lebih sedikit dari variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Gambar 4.3. Volume air aki yang dihasilkan per 10 menit.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Vo
lum
e a
ir a
ki
(ml)
Waktu (menit)
Kecepatan putar kipas 0 rpm Kecepatan putar kipas 2000 rpm
Kecepatan putar kipas 3800 rpm Kecepatan putar kipas 4900 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Gambar 4.4. Perbandingan kecepatan putar kipas udara masuk dengan volume air
aki yang dihasilkan per jam.
Gambar 4.5. Perbandingan jumlah pertambahan kandungan air dalam udara yang
berhasil diembunkan evaporator.
2,29
2,385
2,36
2,26
2,18
2,2
2,22
2,24
2,26
2,28
2,3
2,32
2,34
2,36
2,38
2,4
Vo
lum
e a
ir a
ki
(lit
er/
jam
)
Kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm
0,0026
0,0033
0,0026
0,0024
0,002
0,0022
0,0024
0,0026
0,0028
0,003
0,0032
0,0034
ΔW
(k
gair/k
gu
dara
)
Kecepatan putar kipas 0 rpm Kecepatan putar kipas 2000 rpm
Kecepatan putar kipas 3800 rpm Kecepatan putar kipas 4900 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
kecepatan putar kipas 2000 rpm, dan 200 ml lebih sedikit dari variasi kecepatan
putar kipas 3800rpm.
Pada Gambar 4.5. disajikan perbandingan jumlah pertumbuhan kandungan
air pada udara yang berhasil diembunkan oleh evaporator. Dimana nilai tertinggi
didapatkan pada variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm sebesar 0,0033
kgair/kgudara dan nilai terendah didapatkan pada variasi 4900 rpm sebesar 0,0024
kgair/kgudara. Dimana pada variasi kecepatan kipas udara masuk 2000 rpm jumlah
pertumbuhan kelembaban spesifik udara sebesar 0,0033 kgair/kgudara, lebih besar
0,0007 kgair/kgudara dari jumlah pertumbuhan kelembaban spesifik udara pada
variasi kecepatan kipas udara masuk 0 rpm (kipas mati) yang sebanyak 0,0026
kgair/kgudara, lebih besar 0,0007 kgair/kgudara dari jumlah pertumbuhan kelembaban
spesifik udara pada variasi kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm yang
sebanyak 0,0026 kgair/kgudara, lebih banyak 0,0009 kgair/kgudara dari jumlah
pertumbuhan kelembaban spesifik udara pada variasi kecepatan putar kipas udara
masuk 4900 rpm yang sebesar 0,0024 kgair/kgudara. Nilai pertambahan dan
penurunan kandungan air dalam udara ini dipengaruhi oleh adanya pencurah air
yang meningkatkan jumlah air pada udara yang disirkulasikan oleh kipas udara
masuk melewati ruang pencurah air sehingga uap air yang dihasilkan di ruang
pencurah air, sebagian terserap oleh udara. selain itu, variasi kecepatan kipas
udara masuk yang digunakan juga turut mempengaruhi hasil air aki, karena
dengan kecepatan yang rendah udara yang melewati evaporator dapat lebih
banyak yang terembunkan dibanding dengan dengan yeng menggunakan
kecepatan putar kipas lebih tinggi, yang kemungkinan malah banyak udara yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
hanya lewat dan tidak terembunkan dengan maksimal. Sedangkan untuk kecepan
0 rpm atau kipas mati menghasilkan sedikit air karena evaporator bekerja dengan
daya serapnya sendiri dan kemungkinan karena jalur udara masuk evaporator
yang kecil membuat kurang suplai udara yang melewati evaprator.
Gambar 4.6. Perbandingan laju aliran massa udara.
Pada Gambar 4.6 diketahui nilai laju aliran massa udara yang tertinggi
sebesar 15,694 kg/menit didapatkan pada variasi kecepatan kipas udara masuk
4900 rpm, dan nilai terendahnya sebesar 12,045 kg/menit didapatkan pada variasi
kecepatan kipas udara masuk 2000 rpm. Nilai laju aliran massa udara (ṁudara)
didapatkan melalui perbandingan jumlah air yang berhasil diembunkan setiap satu
jam (Vair) dengan jumlah pertambahan kendungan air pada udara (ΔW). Pada
14,692
12,045
15,115
15,694
10
11
12
13
14
15
16
ṁu
dara
(k
g/m
enit
)
Kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Gambar 4.6 laju aliran massa udara pada kecepatan putar kipas 2000 rpm paling
rendah namun dapat menghasilkan air aki terbanyak, itu disebabkan karena laju
aliran udara yang rendah dapat membuat proses pengembuan di evaporator
menjadi maksimal. Sedangkan pada putaran kipas udara yang lebih cepat memang
dapat mensuplai udara yang melewati evaporator lebih banyak namun banyak
yang tidak terembunkan karena udara terlalu cepat melewati evaporator sebelum
mencapai kelembaban relatif (RH) 100%, sedangkan udara dapat mengembun
ketika kelembaban relatif (RH) mencapai 100 %. Dan untuk udara pada
kecepatan putar kipas 0 rpm, memiliki nilai laju aliran massa udara lebih rendah
dari variasi kecepatan putar kipas 3800 namun memiliki hasil air aki yang lebih
rendah jug, yang seharusnya hasil air akinya bisa lebih tinggi. Hal tersebut karena
pada variasi kecepatan putar kipas 0 rpm proses pengembunan bekerja hanya
dengan kemampuan hisap evaporator saja sedangkan pada variasi kecepatan putar
kipas 3800 proses pengembuananya menggunkan kinerja kipas evaporator dan
dorongan dari kipas udara masuk serta kipas belakang.
Pada Gambar 4.7 merupakan perbandingan nilai debit aliran udara.
Dimana nilai tertimggi sebesar 13,078 m3/menit pada variasi kecepatan putra
kipas udara masuk 4900 rpm dan nilai terendah sebesar 10,038 m3/menit pada
variasi kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm. Nilai yang didapatkan pada
debit aliran udara ini bentuk grafiknya mengikuti atau serupa dengan grafik laju
aliran udara (ṁudara), karena Nilai debit aliran udara didapatkan melalui
perbandingan nilai laju aliran massa udara (ṁudara) dengan nilai massa jenis udara
(1,2 kg/m3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Gambar 4.7. Perbandingan nilai debit aliran udara.
Penggunaan variasi kecepatan putar kipas udara masuk dapat
meningkatkan hasil air aki separti yang dihasilkan pada variasi kecepatan putar
kipas 2000 rpm tetapi jika kecepatan putar kipas lebih dari 3600 rpm justru dapat
berakibat menurunkan hasil air aki. Hal ini disebabkan karena semakin besar
kecepatan putar kipas udara masuk, akan membuat udara yang melewati kipas
udara masuk mengalami peningkatan tekanan yang membuat nilai temperatur
udara kering dan temperatur udara basah meningkat. Peningkatan tersebut
berakibat pada proses penambahan kanduangan uap air variasi putaran kipas 4900
rpm pada pencurah air kurang maksimal. Hal tersebut dapat dilihat pada jumlah
pertambahan uap air air yang berhasil diembunkan evaporator pada Gambar 4.5.
Dimana pada kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm memiliki nilai
pertumbuhan uap air paling rendah yaitu sebesar 0,0024 kgair/kgudara dan
menghasilkan air aki paling sedikit sebesar 2260 ml/jam. Sedangkan pada
12,244
10,038
12,596
13,078
8
9
10
11
12
13
14
Qu
dara
(m
3/m
enit
)
Kecepatan putar kipas udara masuk 0 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 3800 rpm
Kecepatan putar kipas udara masuk 4900 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
kecepatan putar kipas 2000 rpm memiliki nilai pertumbuhan uap air pada udara
tertinggi sebesar 0,0033 kgair/kgudara, dan menghasilkan air aki terbanyak sebesar
2385 ml/jam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
a. Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap dan menggunakan
tambahan pencurah air (humidifier) telah berhasil dirakit dan dapat bekerja
sesuai dengan fungsinya.
b. Volume air aki yang dihasilkan mesin penghasil air aki dengan siklus
kompresi uap rata – rata per jamnya, untuk variasi kecepatan putar kipas 0
rpm sebesar 2,29 liter/jam, untuk variasi kecepatan putar kipas 2000 rpm
sebesar 2,385 liter/jam, untuk variasi kecepatan putar kipas 3800 rpm sebesar
2,36 liter/jam, dan untuk kecepatan putar kipas 4900 rpm sebesar 2,26
liter/jam.
c. Karakteristik mesin siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki yang
memberikan volume air aki terbanyak per jamnya memiliki nilai kalor yang
diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin) sebesar 151,7 kJ/kg, nilai
kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout) sebesar 177,4
kJ/kg, nilai kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win) sebesar 25,7
kJ/kg, COPaktual sebesar 5,9, COPideal sebesar 7,84, efisiensi (η) sebesar 75,21
%, dan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁref) sebesar 0,0171 kg/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
5.2. Saran
Dari hasil penelitian mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap
yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dikemukakan :
a. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk memperbanyak saluran masuk
udara dengan kecepatan putar kipas udara masuk 2000 rpm.
b. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk merapatkan jarak antar lubang
dan menambah jumlah lubang pada pencurah air. Agar hasil curahan air dapat
lebih lebat dan kandungan uap air pada udara meningkat, sehingga hasil air aki
dapat lebih meningkat.
c. Pada penelitian selanjutnya, disarankan untuk penempatan saluran udara
masuk mesin dan saluran buangan kompresor tidak ditempatkan berdekatan.
Karena berpotensi udara panas kering kondensor dapat terserap oleh saluran
masuk udara lingkungan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
DAFTAR PUSTAKA
Ayuningtyas, S. C. 2019. Mesin Penghasil Aquades Menggunakan Siklus
Kompresi Uap Dengan Variasi Kecepatan Putar Kipas Sebelum Lintasan
Curahan Air. Skripsi. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
DuPont Fluorocemicals. 2004. Thermodynamic Properties Of DuPontTM
Suva®
410A Refrigerant (R-410A).
https://www.chemours.com/Refrigerants/en_US/assets/downloads/h64423
_Suva410A_thermo_prop_si.pdf
Romadhoni, E. 2017. Mesin penghasil Air Aki Menggunakan Mesin Siklus
Kompresi Uap Dilengkapi Dengan Humidifier. Skripsi. Yogyakarta :
Universitas Sanata Dharma.
Yaningsih, I. dan Istanto, T. 2014. Studi Eksperimental Pengaruh Laju Aliran
Massa Udara Terhadap Produktivitas Air Tawar Unit Desalinasi Berbasis
PompaKalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi Dan
Dehumidifikasi. Jurnal Mechanical, 6 (1).
Yaningsih, I. dan Istanto, T. 2015. Pengaruh jenis Humidifier (Spray Humidifier
dan Pad Humidifier) Terhadap Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor
Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi. Jurnal
Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
LAMPIRAN
A. Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap.
Gambar A.1. Mesin penghasil air aki dengan siklus kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
B. Beberapa foto perakitan mesin penghasil air aki.
Gambar B.1. Foto proses pemotongan besi persegi berongga.
Gambar B.2. Foto pembuatan lubang bak pencurah air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Gam
bar
C.1
. psy
chro
met
ric
chart
pad
a var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 0
rpm
(kip
as o
ff).
G
amb
ar
C. G
ambar
psy
chro
met
ric
chart
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Gam
bar
C.2
. psy
chro
met
ric
chart
pad
a var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 2
000 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Gam
bar
C.3
. psy
chro
met
ric
chart
pad
a var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 3
800 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
Gam
bar
C.4
. psy
chro
met
ric
chart
pad
a var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 4
900 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
Gam
bar
D.1
. P
– h
dia
gra
m p
ada
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 0
rpm
(kip
as o
ff).
D. G
ambar
P –
h d
iagra
m.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Gam
bar
D.2
. P
– h
dia
gra
m p
ada
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 2
000 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
Gam
bar
D.3
. P
– h
dia
gra
m p
ada
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 3
800 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Gam
bar
D.4
. P
– h
dia
gra
m p
ada
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 4
900 r
pm
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI