PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF ...1].pdf · Sistem pendingin adsorbsi...

PROSES ADSORBSI PADA

PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF

MENGGUNAKAN EVAPORATOR HORISONTAL 2,4 LITER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

BERNADUS DAVID WIJAYA NIM : 095214045

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2010

ii

ADSORBTION PROCESS

USING METHANOL-ACTIVATED CARBON

WITH 2.4 LITRES HORIZONTAL EVAPORATOR

FINAL PROJECT

As partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

by

BERNADUS DAVID WIJAYA Student Number : 095214045

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2010

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta,15 Desember 2010

(Bernadus David Wijaya)

vi

ABSTRAK

Kebutuhan akan sistem pendingin di negara-negara berkembang seperti Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil dirasakan semakin meningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk pengawetan/penyimpanan bahan makanan atau vaksin imunisasi. Kebanyakan sistem pendinginan yang ada saat ini bekerja dengan sistem kompresi uap menggunakan energi listrik dan refrijeran sintetik. Namun pemasangan jaringan listrik belum mencakup semua daerah hingga pelosok-pelosok, oleh karena itu sistem pendingin sederhana yang bekerja tanpa energi listrik merupakan alternatif pemecahan permasalahan kebutuhan sistem pendingin di daerah seperti ini, selain itu refrijeran sintetik mempunyai dampak negatif pada lingkungan. Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Metanol dan karbon aktif bukan merupakan refrijeran sintetik sehingga dampak negatif terhadap lingkungan tidak terjadi. Tujuan penelitian ini adalah membuat model pendingin adsorbsi sederhana dengan refrijeran metanol dan mengetahui COP dan suhu pendinginan yang dapat dihasilkan.

Alat penelitian terdiri dari generator (juga sebagai absorber) dan evaporator (juga sebagai kondensor). Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah stainless steel 304. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah suhu generator (Tgen), suhu evaporator (Teva), suhu lingkungan (Tlingk), tekanan sistem (P), waktu pencatatan data (t). Untuk pengukuran suhu digunakan termokopel dan untuk pengukuran tekanan digunakan manometer. Variabel yang divariasikan adalah volume metanol, kondisi awal keran penghubung, volume dan bentuk generator dan jumlah karbon aktif dan diamati pengaruhnya terhadap penurunan temperatur evaporator serta unjuk kerja yang dapat dihasilkan.

Hasil penelitian menunjukkan suhu evaporator terendah yang bisa dihasilkan adalah 11oC pada variasi 300 ml metanol menggunakan generator vertikal kapasitas 16 kg dan jumlah karbon aktif 4 kg. Sedangkan COP tertinggi yang dihasilkan adalah 0.97 yaitu pada variasi 100 ml metanol menggunakan generator horisontal kapasitas 1 kg dan jumlah karbon aktif 4 kg.

vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Bernadus David Wijaya

Nomor Mahasiswa : 095214045

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF


beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 15 Desember 2010

Yang menyatakan

(Bernadus David Wijaya)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat

dan rahmat-Nya yang selalu mendampingi selama Tugas Akhir dan yang telah

memberikan kemudahaan, kekuatan dan petunjuk kepada penulis sehingga penulis

dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini dengan judul

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF


Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan,

bimbingan, dan dorongan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Ucapan

terima kasih yang tulus penulis ucapkan kepada:

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., Dosen pembimbing Tugas Akhir.

4. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., Dosen pembimbing akademik.

5. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai, memberikan doa

restu, dukungan semangat, rasa kasih sayang, serta memotivasi penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Christina Aprilliani Paskalin, yang telah memberikan dukungan dan semangat

selama pengerjaan Tugas Akhir ini.

ix

7. Rekan sekelompok penulis yaitu Puraditya Bayu Suhadiyono, Anang Tias

Brigita dan Setiawan Hatmaji, yang telah membantu dalam perancangan,

pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

8. Semua pihak yang telah membantu penyusun dalam pelaksanaan dan

kelancaran Tugas Akhir yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Penulis tetap mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan

sempurnanya laporan ini. Semoga isi laporan ini bermanfaat bagi semua pihak.

Terima kasih.

Yogyakarta, 15 Desember 2010

Penulis

x

DAFTAR ISI

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

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

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

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………… iv

PERNYATAAN……………………………………………………………….. v

ABSTRAK …………………………………………………………………….. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ vii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. x

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………. xii

DAFTAR TABEL …………………………………………………………….. xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang …………………………………………………………… 1

1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………………. 2

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

1.4 Manfaat Penelitian ……………………………………………………. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori …………………………………………………………..... 4

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan ……………………………………… 8

xi

BAB III METODE

3.1 Peralatan Penalitian .............................…………………………….......... 10

3.2 Variabel yang Diukur ..........................……………………………......... 13

3.3 Variabel yang Divariasikan ...........................……………………………. 14

3.4 Langkah Penelitian ........................................……………………………. 15

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian .............................................……………………………. 17

4.2 Pembahasan Proses Adsorbsi..........................……………………………. 26

4.3 Pembahasan Proses Desorbsi..........................……………………………. 33

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .....……..........................…………………………………... 56

5.2 Saran …………………………………………….……………………… 57

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………. 58

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Siklus pendinginan adsorbsi ..............................................… 4

Gambar 2.2 Sistem pendingin adsorbsi kontinyu ..................................…. 7

Gambar 3.1 Skema alat pendingin adsorbsi dengan tabung generator vertikal ................................………...................................... 10

Gambar 3.2 Skema alat pendingin adsorbsi dengan tabung generator horisontal .............................…….......................................... 11

Gambar 3.3 Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal ..…..................................... 12

Gambar 3.4 Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horisontal …................................. 13

Gambar 4.1 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 26

Gambar 4.2 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 27

Gambar 4.3 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 28

Gambar 4.4 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka ..................... 29

Gambar 4.5 Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 29

xiii

Gambar 4.6 Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 30

Gambar 4.7 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml ……………………………………………………… 30

Gambar 4.8 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi kondisi awal keran katup penghubung ditutup dan dibuka ….................................... 31

Gambar 4.9 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi tabung generator horizontal dan vertikal ......................................................................... 32

Gambar 4.10 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 kg dan 4 kg ... 32

Gambar 4.11 Perbandingan unjuk kerja dari semua variasi ..................... 33

Gambar 4.12 Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat ...................................................... 47

Gambar 4.13 Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat ............................................................ 48

Gambar 4.14 Bagan penelitian proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-adsorbsi…....................................................................... 53

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 17

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup …………….. 18

Tabel 4.3 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 19

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka .................... 22

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 24

Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 25

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ………..…… 34

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 38

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup .................... 42

xv

Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup …………………………... 44

Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup ................... 45

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kebutuhan akan sistem pendingin di negara-negara berkembang seperti

Indonesia, khususnya di daerah pedesaan atau di daerah terpencil dirasakan

semakin meningkat. Sistem pendingin biasanya digunakan untuk

pengawetan/penyimpanan bahan makanan, hasil panen, hasil perikanan atau

vaksin imunisasi masal untuk mengontrol wabah penyakit dan keperluan lainnya.

Namun kebanyakan sistem pendinginan yang tersedia saat ini bekerja dengan

sistem kompresi uap yang membutuhkan energi listrik dan menggunakan

refrijeran sintetik seperti : R-11, R-12, R-22, R-134a, dan R-502. Masalah yang

menghambat penggunaan sistem pendingin kompresi uap adalah pemasangan

jaringan listrik yang belum merata hingga mencakup daerah-daerah terpencil,

sehingga diperlukan sistem pendingin sederhana yang dapat bekerja tanpa adanya

jaringan listrik sebagai alternatif pemecahan masalah. Selain itu refrijeran sintetik

bersifat tidak ramah lingkungan karena dapat merusak lapisan ozon dan

mennyebabkan pemanasan global.

Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah

sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif. Sistem pendingin adsorbsi

metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja.

2

Sumber energi panas yang digunakan dapat berasal dari banyak sumber. Sebagai

contoh pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan gas bumi. Namun dapat juga

memanfaatkan panas dari buangan proses industri, biogas, biomassa atau dari

energi alam seperti energi surya dan panas bumi. Metanol bukan merupakan

refrijeran sintetik. Resiko yang ditimbulkan sistem pendingin adsorbsi metanol-

karbon aktif jauh lebih kecil daripada sistem pendingin kompresi uap.

Desain pendingin energi panas yang cocok digunakan di negara-negara

berkembang harus dibuat dalam bentuk sederhana agar dalam pengoperasian dan

perawatannya mudah, sehingga dapat dibuat dan diperbaiki oleh industri lokal.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Temperatur terendah yang dapat dicapai tergantung pada jenis karbon

aktif yang digunakan, perbandingan jumlah methanol dan karbon aktif yang

digunakan, dan konstruksi dari tabung generator dan evaporator. Unjuk kerja

pendingin tergantung pada unjuk kerja evaporator dan generator. Unjuk kerja

generator tergantung pada kemampuan karbon aktif melakukan penyerapan

terhadap gas metanol (pada proses pendinginan). Penelitian ini menggunakan

generator yang berfungsi sebagai absorber. Pada penelitian ini yang dijadikan

sebagai variasi adalah volume methanol yang digunakan, jumlah karbon aktif,

bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal kran penghubung antara

tabung evaporator dan tabung generator (langsung terbuka atau tertutup). Dari

3

variasi yang dilakukan, akan diamati bagaimana pengaruhnya terhadap

temperatur pendinginan dan unjuk kerja yang dapat dihasilkan.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu :

a. Membuat model pendingin adsorbsi yang sederhana dengan menggunakan

bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang didukung kemampuan

industri lokal.

b. Mengetahui koefisien unjuk kerja dan temperatur pendinginan yang dapat

dihasilkan.

c. Mengetahui kemampuan karbon aktif dan metanol yang dijual di Indonesia

untuk digunakan pada sistem pendingin adsorber.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

a. Menambah kepustakaan teknologi pendingin sistem absorbsi.

b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi pendingin absorbsi yang dapat diterima

masyarakat/industri sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

Pada umumnya pendingin adsorbsi terdiri dari 4 (empat) bagian

utama yaitu: (1) adsorber, (2) generator, (3) kondensor dan (4) evaporator.

Model pendingin adsorbsi yang dibuat pada penelitian ini terdiri dari dua

komponen utama, karena komponen kondensor disatukan dengan evaporator,

dan komponen absorber disatukan dengan generator.

Gambar 2.1. Siklus pendinginan adsorbsi

Siklus pendinginan adsorbsi terdiri dari proses adsorbsi (penyerapan)

refrijeran (metanol) oleh absorber (karbon aktif) dan proses pelepasan

refrijeran dari absorber (proses desorbsi). Proses adsorbsi dan desorbsi

berlangsung pada adsorber (pada penelitian ini terjadi pada generator).

berlangsungnya proses desorbsi pada generator memerlukan energy panas.

Energi panas dapat berasal dari pembakaraan kayu, bahan bakar minyak dan

gas bumi, buangan proses industri, biomassa, biogas atau dari energi alam

3

3

3

4

5

seperti panas bumi dan energi surya. Pada penelitian ini menggunakan

pemanas listrik dengan kapasitas 400W yang dapat diatur dayanya dan dua

buah heater dengan kapasitas tiap heater sebesar 500W sebagai sumber panas.

Proses yang terjadi pada alat jika menggunakan metanol sebagai

refrijeran dan karbon aktif sebagai adsorber adalah seperti berikut, Tabung

evaporator yang berisi campuran uap metanol dan metanol cair diletakkan di

dalam kotak pendingin yang berbahan isolator. Di dalam kotak pendingin

tersebut diletakkan bahan-bahan yang akan didinginkan/diawetkan. Tabung

generator yang berisi karbon aktif diletakkan diluar kotak pendingin. Karbon

aktif akan menyerap uap metanol dari tabung evaporator (proses adsorbsi).

Saat uap metanol terserap karbon aktif, maka tekanan sistem akan turun

sehingga menyebabkan cairan metanol di dalam tabung evaporator berubah

fase menjadi uap. Proses perubahan fase menjadi uap metanol tersebut

membutuhkan kalor, maka metanol cair akan mengambil kalor dari

lingkungan sekitarnya yaitu bahan-bahan yang ada di dalam kotak pendingin.

Proses adsorbsi ini akan terus berlanjut hingga karbon aktif sudah tidak

mampu lagi menyerap uap metanol (jenuh) dan atau uap metanol di dalam

tabung evaporator sudah habis terserap yang ditandai tekanan sistem yang

menjadi rendah mendekati -1 bar atau dengan cara lain yaitu keran

penghubung antara tabung evaporator dan tabung generator ditutup. Proses

selanjutnya adalah memanasi tabung generator dengan sumber panas. Energi

panas akan menaikan temperatur karbon aktif yang berisi uap metanol.

Metanol memiliki titik didih yang lebih rendah dari karbon aktif maka uap

6

metanol akan keluar dari karbon aktif dan mengalir ke tabung evaporator.

Kemudian uap metanol akan mengembun metanol cair di dalam tabung

evaporator, hal ini dikarenakan temperatur di dalam tabung evaporator lebih

rendah dari tabung generator. Proses pelepasan uap metanol dari karbon aktif

ini disebut proses desorbsi. Pada saat proses desorbsi berlangsung tidak ada

proses pendinginan yang terjadi. Proses ini akan berlangsung hingga semua

uap metanol terlepas dari karbon aktif. Hal ini ditandai dengan tekanan sistem

yang naik hingga tekanan semula (tekanan sebelum diadsorbsi). Proses

adsorbsi dapat dilakukan kembali setelah temperatur karbon aktif turun hingga

temperatur semula. Proses pendinginan ini disebut proses pendinginan secara

intermitten, karena proses pendinginan tidak berlangsung secara terus-

menerus atau kontinyu.

Unjuk kerja pada pendingin adsorbsi secara umum dinyatakan

dengan koefisien unjuk kerja (COP) dan dapat dihitung dengan persamaan

yang dianalogikan dengan persamaan untuk mencari COP pada sistem

pendingin adsorbsi kontinyu.

Persamaan pendingin adsorbsi kontinyu dikutip dari buku

“Refrigerator and Air Conditioning” oleh Manohar Prasad:

TeTa

Te

Tg

TaTgCOP

−×−=

Keterangan :

COP : Koefisien unjuk kerja

7

Tg : Suhu generator pada saat proses desorbsi (K)

Te : Suhu evaporator pada saat proses adsorbsi (K)

Ta : Suhu adsorber pada saat proses desorbsi (K)

Gambar 2.2. Sistem pendingin adsorbsi kontinyu

Pada Gambar 2.2 dapat dilihat bahwa temperatur kondensor sama

dengan temperatur adsorber. Kemudian untuk pendingin adsorbsi metanol -

karbon aktif ini bagian kondensor dan evaporator dijadikan satu, sehingga

temperatur kondensor sama dengan temperatur evaporator.

Penganalogian persamaan untuk sistem pendingin adsorbsi metanol

– karbon aktif dari persamaan untuk sistem pendingin adsorbsi kontinyu:

T generator = T adsorber

T adsober = T kondensor

T kondensor = T evaporator

8

T generator = T evaporator

TeTa

Te

Tg

TaTgCOP

−×−=

TaTg

Te

Tg

TaTgCOP

−×−=

Tgen

TevaCOP = (1)

Keterangan:

COP : Koefisien unjuk kerja

Tgen : Suhu generator (K)

Teva : Suhu evaporator (K)

2.2 PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN

Beberapa penelitian pendingin adsorpsi menggunakan zeolit-air

dengan energi surya yang pernah dilakukan diantaranya oleh Hinotani (1983)

mendapatkan bahwa harga COP sistem pendingin adsorpsi surya

menggunakan zeolit-air akan medekati konstan pada temperatur pemanasan

160OC atau lebih. Grenier (1983) melakukan eksperimen sistem pendingin

adsorpsi surya menggunakan zeolit-air dan mendapatkan harga COP sebesar

0,12. Pons (1986) meneliti pendingin adsorpsi zeolit-air tetapi COP nya hanya

0,1. Zhu Zepei (1987) melakukan pengetesan pada sistem pendingin adsorpsi

9

surya menggunakan zeolit-air dengan kolektor plat datar dan kondensor

berpendingin udara mendapatkan COP yang rendah sebesar 0,054 modifikasi

yang dilakukan dengan memvakumkan sistem dan penggunaan reflektor datar

tidak banyak menaikkan harga COP. Kreussler (1999) melakukan penelitian

dan hasilnya adalah dengan pemanasan 150O C didapatkan energi pendinginan

sebesar 250 kJ per kilogram zeolit. Sebuah penyimpan dengan volume 125 L

dapat didinginkan menggunakan kolektor seluas 3 m2. Ramos (2003)

mendapatkan COP sebesar 0,25 dengan menggunakan kolektor parabola

secara terpisah dari sistem pendingin sehingga setiap kali diperlukan proses

pemvakuman. Sistem yang dipakai Ramos tidak menggunakan kondensor,

Ramos juga mendapatkan kapasitas adsorpsi zeolit mencapai optimal dengan

pemanasan tabung zeolit sebesar 250OC. Penelitian-penelitian tersebut

menggunakkan zeolit yang diproduksi di Jerman, Slovnaft-Czech, dan

Perancis.

10

BAB III

METODE

3.1 PERALATAN PENELITIAN

Alat yang dibuat terdiri dari beberapa bagian yang bisa dirangkai

menjadi satu. Skema alat yang dibuat ditunjukan pada Gambar 3.1. dan

Gambar 3.2. dibawah ini.

Gambar 3.1. Skema alat pendingin absorbsi dengan tabung generator vertikal

Keterangan :

1. Tabung generator vertikal dengan kapasitas 16 kg

2. Keran penghubung

11

3. Manometer

4. Tabung untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.

Untuk menghubungkan dengan pompa vakum ketika alat akan

divakum, tabung ini dapat diganti pentil.

5. Keran

6. Tabung Evaporator

Gambar 3.2. Skema alat pendingin absorbsi dengan tabung generator horisontal

Keterangan :

1. Tabung generator horisontal dengan kapasitas 1 kg

2. Keran penghubung

3. Manometer

12

4. Tabung untuk menampung metanol yang akan dimasukkan ke alat.

Untuk menghubungkan dengan pompa vakum ketika alat akan

divakum, tabung ini dapat diganti pentil.

5. Keran

6. Tabung Evaporator

Gambar 3.3. Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator vertikal.

Alat pendingin ini dibuat dengan bahan stainless steel tipe 304.

Dipilih tipe 304 karena tidak bereaksi terhadap metanol dan banyak dijual

dipasar lokal. Jenis keran yang digunakan juga berbahan stainless steel. Proses

13

pengelasan alat menggunakan las argon. Pengerjaan ini dilakukan di bengkel

lokal daerah Solo dan Yogyakarta.

Gambar 3.4. Ukuran model pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan generator horisontal.

Karbon aktif yang digunakan berasal dari tempurung kelapa dengan

tipe granulat. Metanol yang digunakan merupakan metanol yang biasa

digunakan sebagai pelarut. Karbon aktif dan metanol ini didapat dari toko

kimia daerah Solo dan Yogyakarta.

3.2 VARIABEL YANG DIUKUR

1. Temperatur generator (Tgen)

2. Temperatur evaporator (Teva)

3. Temperatur lingkungan sekitar (Tlingk)

14

4. Tekanan sistem (P)

5. Waktu pencatatan data (t)

Penelitian ini menggunakan termokopel untuk melakukan

pengukuran temperatur dan menggunakan manometer untuk melakukan

pengukuran terhadap tekanan sistem.

3.3 VARIABEL YANG DIVARIASIKAN

Pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi, variabel yang

divariasikan antara lain:

1. Volume metanol yang digunakan

Volume metanol yang divariasikan ada tiga ukuran volume yaitu, 100

ml, 200 ml dan 300 ml.

2. Kondisi awal keran penghubung

Variasi kondisi awal keran penghubung yang dilakukan ada dua

kondisi yaitu, kondisi awal keran penghubung langsung dibuka saat

metanol dimasukkan dan kondisi awal keran penghubung tertutup

dahulu kemudian dibuka setelah metanol dimasukkan.

3. Volume dan bentuk tabung generator

Pada penelitian ini menggunakan dua buah tabung generator yang

berbeda. Tabung generator pertama memiliki bentuk horisontal dengan

15

kapasitas 1 kg dan tabung kedua memiliki bentuk vertikal dengan

kapasitas 16 kg.

4. Jumlah karbon aktif yang digunakan

Karbon aktif yang digunakan sebagai adsorber divariasikan dengan

jumlah 1 kg dan 4 kg.

3.3 LANGKAH PENELITIAN

1. Langkah pertama alat disiapkan dan dirangkai seperti pada Gambar 3.1.

dan Gambar 3.2.

2. Memasukkan karbon aktif ke dalam tabung generator.

3. Memasang termokopel pada tabung generator, tabung evaporator dan

lingkungan sekitar alat.

4. Memvakum alat menggunakan pompa vakum hingga tekanan -1bar.

5. Mengisi tabung evaporator dengan metanol cair. Metanol cair yang

digunakan adalah metanol yang dijual dipasaran.

6. Pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan volume metanol,

jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi

keran penghubung antara tabung generator dan tabung evaporator (kondisi

keran langsung terbuka pada saat memasukkan metanol atau keran dibuka

setelah metanol selesai dimasukkan ke dalam alat).

7. Pengambilan data dilakukan tiap menit dengan mencatat perubahan

tekanan sistem dan perubahan temperatur di setiap titik yang dipasang

termokopel.

16

8. Data yang dicatat adalah temperatur generator (Tgen), temperatur

evaporator (Teva), temperatur lingkungan sekitar (Tlingk), tekanan sistem (P)

dan waktu pencatatan data (t).

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan

(1). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

1. Hubungan temperatur di bagian-bagian yang perubahannya dicatat dengan

waktu pencatatan data untuk semua variasi volume metanol, jumlah

karbon aktif, bentuk dan volume tabung generator, dan kondisi awal dari

keran penghubung.

2. Hubungan tekanan sistem dengan suhu di evaporator untuk semua variasi

volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung

generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.

3. Hubungan unjuk kerja alat dengan waktu pencatatan data untuk semua

variasi volume metanol, jumlah karbon aktif, bentuk dan volume tabung

generator, dan kondisi awal dari keran penghubung.

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL PENELITIAN

Tabel 4.1 - Tabel 4.6 menunjukkan data-data hasil penelitian proses

adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan beberapa variasi:

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

0 -0.8 26 27 27

1 -0.85 27 21 27 0.98

2 -0.85 28 21 27 0.98

3 -0.85 29 20 27 0.97

4 -0.85 29 20 27 0.97

5 -0.85 29 20 27 0.97

6 -0.85 30 21 27 0.97

7 -0.85 29 21 27 0.97

8 -0.85 29 21 27 0.97

9 -0.85 28 21 27 0.98

10 -0.85 29 21 27 0.97

11 -0.85 29 21 27 0.97

12 -0.85 29 21 27 0.97

13 -0.85 29 21 27 0.97

14 -0.85 30 22 27 0.97

15 -0.85 30 22 27 0.97

16 -0.85 30 22 27 0.97

17 -0.85 29 21 27 0.97

18 -0.85 30 22 27 0.97

19 -0.85 30 22 27 0.97

20 -0.85 30 21 27 0.97

18

Tabel 4.1 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan) Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

21 -0.85 30 22 27 0.97

22 -0.85 29 22 27 0.98

23 -0.85 30 22 27 0.97

24 -0.85 30 22 27 0.97

25 -0.85 30 22 27 0.97

26 -0.85 30 22 27 0.97

27 -0.85 30 22 27 0.97

28 -0.85 30 22 27 0.97

29 -0.85 30 22 27 0.97

30 -0.85 30 22 27 0.97

COP Rata-rata 0.97


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

0 -0.8 27 27 27

1 -0.92 26 19 27 0.98

2 -0.92 26 19 27 0.98

3 -0.92 27 19 27 0.97

4 -0.92 27 19 27 0.97

5 -0.92 27 19 27 0.97

6 -0.92 27 20 27 0.98

7 -0.92 27 20 27 0.98

8 -0.92 28 20 27 0.97

9 -0.92 28 20 27 0.97

10 -0.91 28 20 27 0.97

11 -0.91 28 21 27 0.98

12 -0.91 28 21 27 0.98

13 -0.91 29 21 27 0.97

14 -0.91 29 21 27 0.97

15 -0.91 30 21 27 0.97

16 -0.91 29 21 27 0.97

17 -0.91 30 22 27 0.97

18 -0.9 30 22 27 0.97

19

Tabel 4.2 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

19 -0.9 30 22 27 0.97

20 -0.9 30 22 27 0.97

21 -0.9 30 22 27 0.97

22 -0.9 30 22 27 0.97

23 -0.9 30 22 27 0.97

24 -0.9 30 22 27 0.97

25 -0.9 30 22 27 0.97

26 -0.9 30 22 27 0.97

27 -0.9 30 22 27 0.97

28 -0.9 30 22 27 0.97

29 -0.9 30 24 27 0.98

30 -0.9 32 24 27 0.97

COP Rata-rata 0.97


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

0 -0.8 27 27 27

1 -0.9 28 21 27 0.98

2 -0.9 29 19 27 0.97

3 -0.9 32 19 27 0.96

4 -0.9 33 19 27 0.95

5 -0.9 33 19 27 0.95

6 -0.9 34 19 27 0.95

7 -0.9 34 18 27 0.95

8 -0.9 35 19 27 0.95

9 -0.9 35 19 27 0.95

10 -0.9 35 19 27 0.95

11 -0.9 35 19 27 0.95

12 -0.9 35 19 27 0.95

13 -0.9 35 19 27 0.95

14 -0.9 35 18 27 0.94

20


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

15 -0.9 35 19 27 0.95

16 -0.9 35 19 27 0.95

17 -0.9 35 19 27 0.95

18 -0.9 35 19 27 0.95

19 -0.9 35 19 27 0.95

20 -0.9 35 19 27 0.95

21 -0.9 35 19 27 0.95

22 -0.9 35 19 28 0.95

23 -0.9 35 19 27 0.95

24 -0.9 36 18 27 0.94

25 -0.9 35 19 27 0.95

26 -0.9 36 19 27 0.94

27 -0.9 36 19 27 0.94

28 -0.9 35 18 27 0.94

29 -0.9 35 18 27 0.94

30 -0.9 36 18 27 0.94

31 -0.9 36 18 27 0.94

32 -0.9 36 18 27 0.94

33 -0.9 36 19 27 0.94

34 -0.9 36 19 27 0.94

35 -0.9 36 19 27 0.94

36 -0.9 36 19 27 0.94

37 -0.9 36 19 27 0.94

38 -0.9 36 19 27 0.94

39 -0.9 36 19 27 0.94

40 -0.9 36 19 28 0.94

41 -0.9 36 19 27 0.94

42 -0.9 36 19 27 0.94

43 -0.9 36 19 27 0.94

44 -0.9 36 19 27 0.94

45 -0.9 35 19 27 0.95

46 -0.9 36 19 27 0.94

47 -0.9 36 19 27 0.94

48 -0.9 36 19 27 0.94

49 -0.9 36 19 27 0.94

50 -0.9 36 19 27 0.94

21


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

51 -0.9 36 19 27 0.94

52 -0.9 36 19 27 0.94

53 -0.9 36 19 27 0.94

54 -0.9 36 19 27 0.94

55 -0.9 36 19 27 0.94

56 -0.9 36 19 27 0.94

57 -0.9 36 19 27 0.94

58 -0.9 36 19 27 0.94

59 -0.9 36 19 27 0.94

60 -0.9 36 19 27 0.94

61 -0.9 36 19 27 0.94

62 -0.9 36 20 27 0.95

63 -0.9 36 19 28 0.94

64 -0.9 36 19 28 0.94

65 -0.9 36 19 27 0.94

66 -0.9 36 19 27 0.94

67 -0.9 36 20 27 0.95

68 -0.9 36 20 27 0.95

69 -0.9 36 20 28 0.95

70 -0.9 36 19 27 0.94

71 -0.9 36 19 27 0.94

72 -0.9 36 19 27 0.94

73 -0.9 36 19 27 0.94

74 -0.9 36 20 27 0.95

75 -0.9 36 20 27 0.95

76 -0.9 36 20 27 0.95

77 -0.9 36 19 27 0.94

78 -0.9 36 20 27 0.95

79 -0.9 36 19 28 0.94

80 -0.9 36 20 27 0.95

81 -0.9 36 20 27 0.95

82 -0.9 36 19 29 0.94

83 -0.9 36 20 27 0.95

84 -0.9 36 20 27 0.95

85 -0.9 35 20 27 0.95

22


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

86 -0.9 36 20 27 0.95

87 -0.9 36 20 27 0.95

88 -0.9 35 20 27 0.95

89 -0.9 36 20 27 0.95

90 -0.9 36 20 27 0.95

COP Rata-rata 0.95

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

0 -1 26 26 26

1 -0.91 32 16 27 0.95

2 -0.91 33 14 26 0.94

3 -0.91 33 16 26 0.94

4 -0.91 35 14 26 0.93

5 -0.91 35 14 26 0.93

6 -0.91 35 16 26 0.94

7 -0.91 35 14 26 0.93

8 -0.9 35 16 27 0.94

9 -0.9 36 14 27 0.93

10 -0.9 35 14 26 0.93

11 -0.9 36 14 26 0.93

12 -0.9 36 16 26 0.94

13 -0.9 36 16 26 0.94

14 -0.9 36 16 26 0.94

15 -0.9 36 16 26 0.94

16 -0.9 37 14 26 0.93

17 -0.9 36 16 26 0.94

18 -0.9 37 16 26 0.93

19 -0.9 37 17 26 0.94

20 -0.9 37 17 26 0.94

21 -0.9 37 17 26 0.94

22 -0.9 37 17 26 0.94

23 -0.9 37 17 27 0.94

24 -0.9 37 18 26 0.94

23

Tabel 4.4 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka. (Lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

25 -0.9 37 17 26 0.94

26 -0.9 37 18 27 0.94

27 -0.9 37 18 26 0.94

28 -0.9 37 18 26 0.94

29 -0.9 37 18 26 0.94

30 -0.9 37 19 27 0.94

31 -0.9 36 19 26 0.94

27 -0.9 36 18 26 0.94

33 -0.9 37 18 26 0.94

34 -0.9 37 19 26 0.94

35 -0.9 38 18 27 0.94

36 -0.9 38 18 26 0.94

37 -0.9 38 19 27 0.94

38 -0.9 38 18 26 0.94

39 -0.9 37 19 26 0.94

40 -0.9 38 19 26 0.94

41 -0.9 38 19 26 0.94

42 -0.9 38 19 26 0.94

43 -0.9 38 19 26 0.94

44 -0.9 38 19 26 0.94

45 -0.9 38 19 26 0.94

46 -0.9 38 19 26 0.94

47 -0.9 38 19 26 0.94

48 -0.9 38 19 26 0.94

49 -0.9 38 19 26 0.94

50 -0.9 38 19 26 0.94

51 -0.9 38 19 26 0.94

52 -0.9 38 19 26 0.94

53 -0.9 38 19 26 0.94

54 -0.9 38 19 26 0.94

55 -0.9 38 19 26 0.94

56 -0.9 38 19 26 0.94

57 -0.9 38 19 26 0.94

58 -0.9 38 19 26 0.94

59 -0.9 38 19 26 0.94

60 -0.9 38 19 26 0.94

COP Rata-rata 0.94

24

Tabel 4.5 Data proses adsorbsi dengan variasi 1 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

0 -0.78 26 26 26

1 -0.88 26 22 26 0.99

2 -0.9 25 21 26 0.99

3 -0.9 26 19 26 0.98

4 -0.9 25 19 26 0.98

5 -0.9 27 19 27 0.97

6 -0.9 27 19 27 0.97

7 -0.91 27 19 27 0.97

8 -0.91 27 19 27 0.97

9 -0.91 27 20 26 0.98

10 -0.91 27 20 27 0.98

11 -0.91 27 20 27 0.98

12 -0.91 28 20 27 0.97

13 -0.91 29 20 27 0.97

14 -0.91 29 21 27 0.97

15 -0.91 29 21 27 0.97

16 -0.91 29 21 27 0.97

17 -0.91 29 21 26 0.97

18 -0.91 30 20 26 0.97

19 -0.91 30 21 26 0.97

20 -0.91 30 21 26 0.97

21 -0.91 30 21 26 0.97

22 -0.91 32 21 27 0.96

23 -0.91 32 21 27 0.96

24 -0.91 32 21 27 0.96

25 -0.91 32 21 27 0.96

26 -0.91 32 21 27 0.96

27 -0.91 32 22 27 0.97

28 -0.91 32 22 27 0.97

29 -0.91 32 22 27 0.97

30 -0.91 32 22 26 0.97

COP Rata-rata 0.97

25

Tabel 4.6 Data proses adsorbsi dengan variasi 4 kg karbon aktif, 200 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) COP

0 -0.81 25 25 25

1 -0.95 24 18 24 0.86

2 -0.95 24 17 24 0.86

3 -0.95 24 16 25 0.85

4 -0.95 27 11 25 0.83

5 -0.95 26 11 25 0.83

6 -0.95 26 11 24 0.83

7 -0.95 26 12 25 0.83

8 -0.95 26 13 25 0.84

9 -0.95 26 13 24 0.84

10 -0.95 26 12 24 0.83

11 -0.95 26 13 25 0.84

12 -0.95 26 13 24 0.84

13 -0.95 27 12 25 0.83

14 -0.95 27 11 24 0.83

15 -0.95 27 12 25 0.83

16 -0.95 27 12 24 0.83

17 -0.95 27 12 25 0.83

18 -0.95 27 12 25 0.83

19 -0.94 27 13 25 0.83

20 -0.94 27 12 25 0.83

21 -0.94 27 13 25 0.83

22 -0.94 27 12 24 0.83

23 -0.93 28 13 25 0.83

24 -0.93 28 13 25 0.83

25 -0.93 28 12 25 0.83

26 -0.93 28 13 25 0.83

27 -0.93 28 13 25 0.83

28 -0.93 28 13 25 0.83

29 -0.93 28 13 25 0.83

30 -0.93 28 14 25 0.83

COP Rata-rata 0.83

26

Keterangan Tabel:

Waktu : Waktu pengambilan data ( menit )

Tgen : Temperatur di generator ( oC )

Teva : Temperatur di evaporator ( oC )

Tlingk : Temperatur lingkungan sekitar ( oC )

Tekanan : Tekanan sistem ( bar )

4.2 PEMBAHASAN PROSES ADSORBSI

Untuk lebih memudahkan dalam pembacaan tabel data hasil

penelitian, maka dibuat grafik data hasil penelitian yang ditunjukkan pada

Gambar 4.1 sampai Gambar 4.10.

Gambar 4.1. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

27

Pada gambar 4.1 ditunjukkan grafik variasi untuk volume metanol

sebanyak 100 ml. Pada variasi ini temperatur evaporator terendah yang dapat

dicapai adalah 20˚C. COP tertinggi dari variasi ini mencapai 0.98. Temperatur

terendah yang dicapai tidak bertahan lama, hal ini kemungkinan disebabkan oleh

jumlah metanol pada tabung evaporator tinggal sedikit sehingga tidak mampu

untuk mempertahankan temperatur terendah lebih lama, tetapi hanya mampu

memperlambat proses kenaikan temperatur.





terendah yang dicapai tidak bertahan lama, hal ini kemungkinan disebabkan oleh

jumlah metanol pada tabung evaporator tinggal sedikit sehingga tidak mampu

28

untuk mempertahankan temperatur terendah lebih lama, tetapi hanya mampu

memperlambat proses kenaikan temperatur. Disamping itu faktor lingkungan dan

alat juga berpengaruh terhadap pengukuran temperatur.





terendah yang dicapai tidak bertahan lama, tetapi temperatur dapat dijaga stabil

pada rentang temperatur 18 ˚C - 20 ˚C dalam waktu yang cukup lama. Hal ini

kemungkinan disebabkan oleh jumlah metanol pada tabung evaporator masih

cukup banyak untuk diuapkan dan karbon aktif masih mampu untuk menyerap

uap metanol.

29

Gambar 4.4. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan kondisi awal keran katup penghubung dibuka.

Gambar 4.5. Perbandingan temperatur dan tekanan sistem adsorbsi terhadap waktu pada variasi 1 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

30

Gambar 4.6. Perbandingan temperatur dan tekanan proses adsorbsi terhadap waktu pada variasi 4 kg karbon aktif, 300 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Berikut adalah grafik perbandingan temperatur evaporator (Teva) dari

berbagai variasi yang ditunjukkan pada gambar 4.7 sampai gambar 4.10 :

Gambar 4.7. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah metanol 100 ml, 200 ml, dan 300 ml.

Berdasarkan pengambilan data dengan variasi jumlah metanol 100

ml, 200 ml, dan 300 ml temperatur evaporator (Teva) terendah adalah 18°C yaitu

31

saat menggunakan variasi jumlah metanol 300 ml. Hal ini dapat dilihat pada

Gambar 4.7. Karena temperatur terendah dapat dicapai pada variasi dengan 300ml

metanol maka pengambilan data dengan variasi selanjutnya hanya menggunakan

jumlah metanol 300 ml.

Gambar 4.8. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi kondisi awal keran katup penghubung ditutup dan dibuka.

Gambar 4.8 menujukkan data dengan variasi kondisi awal keran

katup penghubung ditutup dan dibuka, temperatur evaporator (Teva) terendah yang

dapat dicapai adalah 14°C saat menggunakan variasi dengan kondisi awal keran

penghubung langsung terbuka. Hal ini kemungkinan disebabkan pada saat

metanol dimasukkan proses adsorbsi langsung berjalan, sehingga metanol yang

masih berupa tetesan langsung dengan mudah berubah fase menjadi uap.

Mudahnya perubahan fase metanol menjadi uap menyebabkan semakin mudah

juga menyerap kalor sekitar evaporator. Namun untuk proses selanjutnya tetap

32

menggunakan kondisi awal keran penghubung tertutup, karena konstruksi alat

memang didisain untuk kondisi awal keran penghubung tertutup.

Gambar 4.9. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi tabung generator horizontal dan vertikal.

Berdasarkan pengambilan data dengan variasi tabung generator

horizontal dan vertikal, temperatur evaporator (Teva) terendah adalah 18°C yaitu

saat menggunakan variasi tabung generator horisontal. Hal ini dapat dilihat pada

Gambar 4.9.

Gambar 4.10. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi dengan variasi jumlah karbon aktif 1 Kg dan 4 kg.

33

Berdasarkan pengambilan data dengan variasi jumlah karbon aktif 1

kg dan 4 kg, temperatur evaporator (Teva) terendah adalah 11°C yaitu saat

menggunakan variasi jumlah karbon aktif 4 kg. Hal ini kemungkinan disebabkan

jumlah karbon aktif yang digunakan banyak sehingga penyerapan terhadap uap

metanol juga bertambah banyak, maka kalor disekitar evaporator yang terserap

juga banyak. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.10. Temperatur 11°C ini adalah

temperatur paling rendah dari semua variasi yang telah dilakukan.

Berdasarkan pengambilan data di atas, unjuk kerja yang tertinggi

adalah 0,97 yaitu saat menggunakan variasi jumlah metanol 100 ml. Hal ini dapat

dilihat pada Gambar 4.11.

Gambar 4.11. Perbandingan COP dari semua variasi.

4.3 PEMBAHASAN PROSES DESORBSI

Berikut ini adalah data-data hasil pencatatan selama penelitian proses

adsorbsi-desorbsi-adsorbsi dari pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang

telah dilakukan. Sebelum melakukan proses desorbsi langkah untuk mengawali

dilakukan proses adsorbs terlebih dahulu karena karbon aktif belum menyerap uap

34

metanol selain itu juga untuk mengetahui proses desorbsi berjalan atau tidak,

dengan cara membandingkan hasil adsorbsi sebelum desorbsi dengan hasil

adsorbs setelah desorbsi. Apabila hasil kedua proses adsorbsi tersebut tidak

mengalami perbedaan yang jauh, maka dapat diambil kesimpulan bahwa proses

desorbsi berjalan dengan baik atau dengan kata lain uap metanol yang terserap di

dalam karbon aktif dapat dikeluarkan kembali kemudian dapat dikembalikan

menuju evaporator. Sehingga uap metanol pada evaporator dapat terkondensasi

dan berubah fase menjadi cair. Pada pengambilan data kali ini menggunakan

tabung evaporator kapasitas 0,6 L. Mekanisme proses desorbsi yang dilakukan,

tabung generator direndam dalam panci besar yang berisi air panas. Pemanasan

didapatkan dengan menggunakan sebuah kompor listrik 400W yang diletakkan

dibawah panci besar dan dua buah water heater 1000W yang dicelup di dalam air.

Selain itu agar terjadi proses kondensasi maka tabung evaporator direndam di

ember besar yang berisi air biasa.

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 0 -0.8 25 25 25 1 -0.98 24 11 25 2 -0.98 25 11 25 3 -0.98 25 12 25 4 -0.98 25 11 25 5 -0.98 25 12 25 6 -0.98 25 12 25 7 -0.98 26 11 26

35

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (Lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 8 -0.98 26 11 26 9 -0.98 26 11 26

10 -0.98 26 11 26 11 -0.98 26 11 26 12 -0.98 26 11 26 13 -0.98 26 11 26 14 -0.98 26 12 26 15 -0.98 26 11 26 16 -0.98 26 11 26 17 -0.98 26 12 26 18 -0.98 26 11 26 19 -0.98 26 12 26 20 -0.98 27 14 26 21 -0.98 27 12 27 22 -0.98 27 12 27 23 -0.98 27 12 27 24 -0.98 27 12 27 25 -0.98 27 12 27 26 -0.98 27 11 27 27 -0.98 27 11 27 28 -0.98 27 12 26 29 -0.98 27 11 27 30 -0.98 27 11 27 31 -0.98 27 11 27 32 -0.98 27 11 27 33 -0.98 27 11 27 34 -0.98 27 12 27 35 -0.98 27 11 27 36 -0.98 27 11 27 37 -0.98 27 11 27 38 -0.98 27 11 27 39 -0.98 27 11 27 40 -0.98 27 11 26

36

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 41 -0.98 27 11 26 42 -0.98 27 11 27 43 -0.98 27 11 27 44 -0.98 27 11 27 45 -0.98 27 11 27 46 -0.98 27 11 26 47 -0.98 27 11 26 48 -0.98 27 11 26 49 -0.98 27 11 26 50 -0.98 27 11 26 51 -0.98 27 11 27 52 -0.98 27 11 27 53 -0.98 27 11 27 54 -0.98 27 12 26 55 -0.98 27 11 26 56 -0.98 27 11 26 57 -0.98 27 11 26 58 -0.98 27 11 26 59 -0.98 27 11 26 60 -0.98 29 8 26 61 -0.98 29 6 26 62 -0.98 29 6 26 63 -0.98 27 10 26 64 -0.98 28 9 26 65 -0.98 28 9 26 66 -0.98 28 9 26 67 -0.98 28 9 26 68 -0.98 28 9 26 69 -0.98 28 10 26 70 -0.98 28 10 26 71 -0.98 27 11 27 72 -0.98 28 10 26 73 -0.98 28 10 26 74 -0.98 28 10 27

37

Tabel 4.7 Data proses adsorbsi pertama pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 75 -0.98 28 11 26 76 -0.98 28 10 26 77 -0.98 28 10 26 78 -0.98 27 11 26 79 -0.98 28 11 27 80 -0.98 28 11 26 81 -0.98 28 11 26 82 -0.98 28 11 26 83 -0.98 28 11 26 84 -0.98 28 11 26 85 -0.98 28 11 26 86 -0.98 28 10 26 87 -0.98 28 10 26 88 -0.98 28 10 26 89 -0.98 28 10 26 90 -0.98 28 10 26

Catatan:

• Pengambilan data dihentikan pada menit ke-90 karena

temperatur evaporator telah mulai naik dan stabil.

• Keran katup penghubung ditutup ketika pengambilan data

dihentikan.

• Setelah itu pendingin adsorbsi didiamkan selama semalam.

38

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 0 -0.83 26 26 26 1 -0.98 26 16 25 2 -0.98 26 10 25 3 -0.98 26 8 26 4 -0.98 26 5 25 5 -0.98 26 6 25 6 -0.98 26 6 26 7 -0.98 26 6 25 8 -0.98 26 6 26 9 -0.98 26 6 25

10 -0.98 26 5 25 11 -0.98 26 5 25 12 -0.98 26 6 25 13 -0.98 26 5 25 14 -0.98 26 5 25 15 -0.98 26 6 26 16 -0.98 26 6 26 17 -0.98 26 6 26 18 -0.98 26 6 26 19 -0.98 26 6 26 20 -0.98 26 6 26 21 -0.98 26 6 26 22 -0.98 26 6 25 23 -0.98 26 6 25 24 -0.98 26 6 25 25 -0.98 26 6 25 26 -0.98 26 6 25 27 -0.98 26 6 25 28 -0.98 26 6 25 29 -0.98 26 6 26 30 -0.98 26 6 25 31 -0.98 26 6 25 32 -0.98 26 6 25 33 -0.98 26 6 25

39

Tabel 4.8 Data proses adsorbsi kedua pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 34 -0.98 26 6 25 35 -0.98 26 8 25 36 -0.98 26 6 26 37 -0.98 26 8 26 38 -0.98 26 8 26 39 -0.98 26 8 26 40 -0.98 26 8 26 41 -0.98 26 8 26 42 -0.98 26 8 26 43 -0.98 26 8 26 44 -0.98 26 8 26 45 -0.98 26 8 26 46 -0.98 26 8 25 47 -0.98 26 8 25 48 -0.98 26 8 25 49 -0.98 26 8 25 50 -0.98 26 8 25 51 -0.98 26 8 25 52 -0.98 26 8 25 53 -0.98 26 8 25 54 -0.98 27 8 25 55 -0.98 27 8 25 56 -0.98 27 8 25 57 -0.98 27 8 25 58 -0.98 27 8 25 59 -0.98 27 8 25 60 -0.98 27 9 25 61 -0.98 27 9 25 62 -0.98 27 8 25 63 -0.98 27 8 25 64 -0.98 27 9 25 65 -0.98 27 9 25

40


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 66 -0.98 27 9 25 67 -0.98 27 9 25 68 -0.98 27 9 26 69 -0.98 27 9 26 70 -0.98 27 9 26 71 -0.98 27 9 25 72 -0.98 27 8 25 73 -0.98 27 8 25 74 -0.98 27 8 25 75 -0.98 27 8 25 76 -0.98 27 8 25 77 -0.98 27 8 25 78 -0.98 27 8 25 79 -0.98 27 8 25 80 -0.98 27 8 25 81 -0.98 27 8 25 82 -0.98 27 8 25 83 -0.98 27 8 25 84 -0.98 27 8 25 85 -0.98 27 8 25 86 -0.98 27 8 25 87 -0.98 27 8 25 88 -0.98 27 8 25 89 -0.98 27 9 25 90 -0.98 27 8 25 91 -0.98 27 8 25 92 -0.98 27 8 25 93 -0.98 27 8 25 94 -0.98 27 9 25 95 -0.98 27 9 25 96 -0.98 27 9 25 97 -0.98 27 9 25

41


Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 98 -0.98 27 9 25 99 -0.98 27 9 25

100 -0.98 27 9 25 101 -0.98 27 10 25 102 -0.98 27 10 25 103 -0.98 27 10 25 104 -0.98 27 10 25 105 -0.98 27 11 25 106 -0.98 27 10 25 107 -0.98 27 11 25 108 -0.98 27 11 25 109 -0.98 27 11 25 110 -0.98 27 12 25 111 -0.98 27 13 25 112 -0.98 27 13 25 113 -0.98 27 13 25 114 -0.98 27 16 25 115 -0.98 27 16 25 116 -0.98 27 17 25 117 -0.98 27 17 25 118 -0.98 27 18 25 119 -0.98 27 17 25 120 -0.98 27 17 25

Catatan:



• Keran katup penghubung langsung ditutup ketika

pengambilan data dihentikan.


42

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 0 -0.95 25 25 25 1 -0.99 25 20 26 2 -0.99 25 20 26 3 -0.99 25 20 26 4 -0.99 25 20 26 5 -0.99 25 21 26 6 -0.99 25 21 26 7 -0.99 25 21 26 8 -0.99 25 22 26 9 -0.99 25 22 26

10 -0.99 25 22 26 11 -0.99 25 24 26 12 -0.99 26 24 26 13 -0.99 25 24 26 14 -0.99 25 24 26 15 -0.99 25 24 26 16 -0.99 26 24 26 17 -0.99 26 24 26 18 -0.99 26 24 26 19 -0.99 26 25 26 20 -0.99 26 25 26 21 -0.99 25 25 26 22 -0.99 25 25 26 23 -0.99 26 25 26 24 -0.99 26 25 26 25 -0.99 26 25 26 26 -0.99 26 25 26 27 -0.99 26 25 26 28 -0.99 26 25 26 29 -0.99 26 25 26 30 -0.99 26 25 26 31 -0.99 26 25 26 32 -0.99 26 26 26

43

Tabel 4.9 Data proses adsorbsi ketiga pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup. (lanjutan)

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 33 -0.99 26 26 26 34 -0.99 26 26 26 35 -0.99 26 26 26 36 -0.99 26 26 26 37 -0.99 26 26 26 38 -0.99 26 26 26 39 -0.99 26 26 26 40 -0.99 26 26 26 41 -0.99 26 26 26 42 -0.99 26 26 26 43 -0.99 26 26 26 44 -0.99 26 26 26 45 -0.99 26 26 26 46 -0.99 26 26 26 47 -0.99 26 26 26 48 -0.99 26 26 27 49 -0.99 26 26 26 50 -0.99 26 26 26 51 -0.99 26 26 26 52 -0.99 26 26 27 53 -0.99 26 26 26 54 -0.99 26 26 26 55 -0.99 26 26 26 56 -0.99 26 26 26 57 -0.99 26 26 26 58 -0.99 26 26 26 59 -0.99 26 26 26 60 -0.99 26 26 26

44

Catatan:





Tabel 4.10 Data proses desorbsi pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tair panas

(⁰C) Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tair biasa

(⁰C) 0 -0.99 26 25 27 27 5 -0.98 32 26 19 27

10 -0.97 34 28 19 27 15 -0.96 38 37 28 27 20 -0.95 43 41 29 27 25 -0.94 51 48 32 27 30 -0.93 54 56 28 27 35 -0.92 60 59 27 27 40 -0.91 68 62 27 27 45 -0.9 84 67 27 27 50 -0.88 92 66 33 27 55 -0.85 94 75 27 27 60 -0.83 96 81 27 27 65 -0.8 94 88 29 27 70 -0.78 97 94 27 27 75 -0.76 98 96 27 27 80 -0.73 98 96 27 27 85 -0.71 98 96 27 27 90 -0.7 98 93 30 27 95 -0.69 98 94 28 27

100 -0.68 97 94 28 27 105 -0.67 97 96 27 27 110 -0.66 97 94 28 27 115 -0.65 97 89 36 27 120 -0.64 97 91 34 27

45

Catatan:


tekanan sistem telah melebihi tekanan awal sistem dan

waktunya sama dengan waktu terlama dari proses adsorbsi.




Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 0 -0.64 26 26 25 1 -0.99 26 22 25 2 -0.99 26 22 25 3 -0.99 26 24 25 4 -0.99 26 24 25 5 -0.99 26 24 25 6 -0.99 26 24 25 7 -0.99 26 24 25 8 -0.99 26 24 25 9 -0.99 26 25 25

10 -0.99 26 25 25 11 -0.99 27 26 26 12 -0.99 27 26 26 13 -0.99 27 26 26 14 -0.99 27 26 26 15 -0.99 27 26 26 16 -0.99 27 26 26 17 -0.99 27 27 27 18 -0.99 27 27 27 19 -0.99 27 27 27 20 -0.99 27 27 27 21 -0.99 27 27 27

46

Tabel 4.11 Data proses adsorbsi keempat pada pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif dengan menggunakan tabung evaporator vertikal kapasitas 0,6 L, 4 kg karbon aktif, 100 ml metanol, tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan kondisi awal keran katup penghubung ditutup.

Waktu (menit)

Tekanan (Bar)

Tgen

(⁰C) Tevap

(⁰C) Tlingk

(⁰C) 22 -0.99 27 27 27 23 -0.99 27 27 27 24 -0.99 27 27 27 25 -0.99 27 27 27 26 -0.99 28 27 27 27 -0.99 28 27 27 28 -0.99 27 27 26 29 -0.99 27 27 27 30 -0.99 27 27 27 22 -0.99 27 27 27 23 -0.99 27 27 27 24 -0.99 27 27 27 25 -0.99 27 27 27 26 -0.99 28 27 27 27 -0.99 28 27 27 28 -0.99 27 27 26 29 -0.99 27 27 27 30 -0.99 27 27 27

Catatan:





Keterangan Tabel:

waktu : Waktu pengambilan data ( menit )

Tgen : Temperatur di generator ( oC )

47

Teva : Temperatur di evaporator ( oC )

Tlingk : Temperatur lingkungan sekitar ( oC )

Tair panas : Temperatur air panas sekitar generator ( oC )

Tair biasa : Temperatur air biasa sekitar evaporator ( oC )

Tekanan : Tekanan pada sistem alat ( bar )

Gambar 4.12. Perbandingan temperatur evaporator (Teva) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.

Pada gambar 4.12 dapat dilihat hubungan antara proses adsorbsi dan

proses desorbsi. Pada awal proses adsorbsi dapat berjalan dengan baik. Hal ini

dapat dilihat, temperatur terendah yang dapat dicapai sistem hinnga 5˚C. Tetapi

seelah dilakukan proses desorbsi dan kemudian dilakukan proses adsorbsi

kembali, tercatat proses adsorbsi tidak memperlihatkan penurunan temperatur

yang cukup besar. Hal ini menunjukan bahwa proses desorbsi yang dilakukan

tidak berjalan dengan baik.

48

Gambar 4.13. Perbandingan tekanan sistem (P) pada proses adsorbsi pertama, adsorbsi kedua, adsorbsi ketiga, desorbsi, dan adsorbsi keempat.

Data grafik pada gambar 4.13 menunjukkan kondisi tekanan sistem

pada saat proses adsorbsi dan desorbsi. Tekanan sistem pada saat proses adsorbsi

cenderung mengalami penurunan drastis dikarenakan uap metanol yang terbentuk

langsung diserap oleh karbon aktif. Kemudian pada proses desorbsi terlihat

tekanan sistem naik dikarenakan uap metanol yang terserap karbon aktif keluar.

Keterangan Grafik:

waktu : Waktu pengambilan data ( menit )

Teva Ads (I) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi pertama

(oC)

Teva Ads (II) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi kedua (oC)

Teva Ads (III) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi ketiga (oC)

49

Teva Des : Temperatur evaporator pada proses desorbsi (oC)

Teva Ads (IV) : Temperatur evaporator pada proses adsorbsi keempat

(oC)

PAds (I) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi pertama (oC)

PAds (II) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi kedua (oC)

PAds (III) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi ketiga (oC)

PDes : Tekanan sistem pada proses desorbsi (oC)

PAds (IV) : Tekanan sistem pada proses adsorbsi keempat (oC)

Dari data penelitian yang diperoleh dapat dilihat bahwa proses

pendinginan (adsorbsi) telah berlangsung. Hal ini ditunjukkan dengan turunnya

temperatur evaporator (Teva) pada setiap proses adsorbsi. Beberapa variasi yang

dilakukan pada penelitian ini adalah dengan memvariasikan jumlah metanol,

kondisi awal keran penghubung, bentuk dan volume tabung generator dan jumlah

karbon aktif.

Proses pendinginan intermitten dengan menggunakan siklus adsorbsi

berlangsung dalam beberapa proses yaitu:

1. Proses adsorbsi yaitu proses penyerapan metanol oleh adsorber (karbon

aktif). Saat proses absorbsi berlangsung, kalor di sekitar evaporator

akan terserap. Terserapnya kalor ini menyebabkan temperatur disekitar

evaporator menjadi turun.

50

2. Proses desorbsi yaitu proses pelepasan uap metanol dari adsorber (karbon

aktif) dengan cara memanaskan generator.

3. Proses kondensasi yaitu proses pendinginan dan pengembunan uap

metanol yang terdesorbsi menjadi metanol cair. Metanol cair yang

dihasilkan ditampung di evaporator.

Variasi jumlah metanol yang dilakukan pada penelitian ini antara lain,

variasi metanol sebanyak 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Setelah diambil data

adsorbsi dari ketiga macam variasi ini, didapat hasil temperatur evaporator yang

berbeda. Hasil perbandingan temperatur evaporator (Teva) ini dapat dilihat pada

Gambar 4.7. Dari data ini dapat diketahui bahwa jumlah metanol berpengaruh

terhadap temperatur evaporator pada saat proses adsorbsi. Apabila jumlah metanol

yang dimasukkan terlalu sedikit maka proses pendinginan di evaporator hanya

berlangsung secara singkat, karena metanol telah habis diserap oleh karbon aktif.

Jika jumlah metanol terlalu banyak maka proses pendinginan di evaporator sedikit

terhambat. Terhambatnya proses pendinginan ini disebabkan volume metanol

terlalu besar sehingga kalor latent yang dimiliki juga semakin besar pula. Bila

kalor latent semakin besar maka semakin besar pula jumlah kalor yang

dibutuhkan untuk menguapkan metanol di dalam evaporator. Bila jumlah kalor di

sekitar evaporator masih kurang maka metanol tidak akan menguap dan diserap

oleh karbon aktif sehingga proses pendinginan tidak terjadi. Hasil dari penelitian

dengan ketiga variasi ini adalah jumlah metanol yang terbaik sejumlah 300 ml.

Temperatur terendah yang mampu dicapai variasi ini adalah 18°C.

51

Selain jumlah metanol yang dipakai, variasi lain yang dilakukan dalam

penelitian ini adalah variasi kondisi awal keran penghubung dari alat pendingin

absorbsi. Kondisi awal keran penghubung yang divariasikan adalah dibuka dan

ditutup. Dari variasi ini ketika proses adsorbsi dilakukan, hasil temperatur

terendah evaporator yang didapat pada kondisi keran penghubung langsung dalam

kondisi terbuka yaitu sebesar 14 °C. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.8. Jika

kondisi awal keran penghubung langsung dibuka lalu metanol dimasukkan ke

sistem alat pendingin maka pada saat metanol masuk kedalam tabung evaporator

masih berupa percikan, metanol langsung terserap karbon aktif. Artinya kalor di

sekitar evaporator akan lebih cepat terserap karena metanol dalam bentuk

percikan lebih mudah menguap. Sebaliknya jika kondisi awal keran katup

penghubung ditutup, metanol yang masuk ke sistem alat akan tertampung dahulu

di evaporator. Banyaknya metanol yang tertampung akan mengakibatkan semakin

besar pula kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan metanol. Disamping itu

tampungan metanol juga dapat menjadi beban pendinginan sistem.

Variasi lain yang dilakukan adalah variasi tabung generator yang

dirangkaikan pada alat pendingin adsorbsi. Tabung generator yang divariasikan

adalah tabung generator horizontal kapasitas 1 kg dan tabung generator vertikal

kapasitas 16 kg. Setelah dilakukan proses absorbsi dengan kedua variasi ini

dihasilkan temperatur pendinginan yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada

Gambar 4.9. Variasi tabung generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan

temperatur terendah evaporator yang lebih rendah daripada variasi tabung

generator horizontal kapasitas 1 kg. Hal ini disebabkan karena variasi tabung

52

generator vertikal kapasitas 16 kg menghasilkan luas penampang karbon aktif

yang lebih luas daripada variasi tabung generator horizontal kapasitas 1 kg.

Dengan luasnya penampang karbon aktif ini maka jumlah uap metanol yang

terserap oleh karbon aktif akan semakin tinggi maka semakin rendah pula

temperatur pendinginan di evaporator.

Variasi terakhir yang dilakukan adalah jumlah karbon aktif yang

digunakan sebagai adsorber dalam sistem alat pendingin adsorbsi. Variasi yang

dilakukan adalah menvariasikan jumlah karbon aktif sebanyak 1 kg dan 4 kg.

Hasil penelitian yang didapat adalah jumlah karbon aktif berpengaruh sekali

terhadap temperatur terendah pendinginan oleh evaporator. Hal ini dapat dilihat

pada Gambar 4.10. Semakin banyak karbon aktif (adsorber) yang ada di alat

pendingin adsorbsi maka semakin tinggi jumlah uap metanol (refrijeran) yang

mampu diserap sehingga semakin banyak pula kalor dari sekitar evaporator yang

terserap. Semakin banyak kalor yang terserap maka menyebabkan temperatur

evaporator semakin rendah. Hal ini dibuktikan dengan temperatur evaporator

mencapai temperatur 11°C.

Unjuk kerja alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif pada penelitian

ini dihitung menggunakan persamaan (1). Unjuk kerja tertinggi yang dihasilkan

dalam penelitian ini adalah 0,97 pada variasi jumlah metanol 300 ml. Hal ini

dapat dilihat pada Gambar 4.11.

Walaupun temperatur evaporator mencapai temperatur 11°C namun

temperatur ini masih dianggap tidak layak untuk menjadi alat pendingin.

Standarnya alat pendingin harus dapat mencapai temperatur pendinginan 0°-5°C.

53

Hal ini disebabkan karena jenis karbon aktif yang digunakan sebagai absorber

memiliki daya serap terhadap metanol yang rendah. Jenis karbon aktif yang

digunakan adalah karbon aktif yang dibuat dari tempurung kelapa dan berasal dari

pasar lokal. Rupanya kualitas karbon aktif lokal tergolong rendah dan belum bisa

menyamai kualitas karbon aktif yang ada di luar Indonesia.

Gambar 4.14. Bagan penelitian proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-adsorbsi.

Penelitian selanjutnya adalah proses tiga tahap: adsorbsi-desorbsi-

adsorbsi. Penelitian ini ingin mengetahui apakah setelah proses desorbsi, proses

adsorbsi dapat berlangsung kembali sama dengan proses adsorbsi pertama kali.

Proses adsorbsi tahap pertama diakhiri sampai proses pendinginan tidak dapat

terjadi lagi. Oleh karena itu wajar apabila pengambilan datanya berlangsung

hingga berkali-kali. Selanjutnya dilakukan proses desorbsi, yang diakhiri sampai

tekanan sistem sama atau melebihi tekanan awal proses adsorbsi. Selanjutnya

dilakukan proses adsorbsi tahap kedua, dimana hasilnya akan dibandingkan

Proses adsorbsi pertama

Proses desorbsi

Proses adsorbsi kedua

Dibandingkan

54

dengan proses adsorbsi tahap pertama. Hal ini ditunjukkan seperti pada Gambar

4.14.

Hasil penelitian ini adalah proses adsorbsi tahap pertama berlangsung

dengan baik, artinya proses adsorbsi dapat terjadi. Proses adsorbsi tahap pertama

dilakukan sebanyak tiga kali hingga proses pendinginan tidak terjadi lagi. Pada

data yang termasuk proses adsorbsi tahap pertama adalah proses adsorbsi pertama,

kedua dan ketiga. Proses desorbsi juga berlangsung dengan baik, artinya tekanan

sistem melebihi tekanan sistem pertama kali saat proses adsorbsi terjadi. Proses

desorbsi yang dilakukan cukup hanya sekali saja karena telah memenuhi syarat.

Proses adsorbsi tahap kedua berlangsung dengan baik, artinya proses adsorbsi

dapat terjadi namun hasilnya lebih buruk jika dibandingkan dengan proses

adsorbsi tahap pertama. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.12. Pada data

yang termasuk proses adsorbsi tahap dua adalah proses adsorbsi keempat. Karena

buruknya hasil perbandingan maka dapat disimpulkan bahwa proses pendinginan

intermitten tidak dapat terjadi.

Ada beberapa kemungkinan sebab yang dapat terjadi sehingga proses

pendinginan intermitten tidak dapat terjadi. Kemungkinan pertama adalah jarak

antara tabung generator dan evaporator terlalu jauh sehingga uap metanol tidak

dapat mengalir dan mengembun di evaporator. Itulah sebabnya pada proses

desorbsi, tekanan sistem tinggi. Hal ini dapat dicermati pada Gambar 4.13.

Namun apabila jarak tabung generator dan evaporator terlalu dekat maka saat

tabung generator dipanasi, sebagian panas akan mengalir ke tabung evaporator.

Sedangkan tabung evaporator haruslah memiliki temperatur yang rendah agar uap

55

metanol dapat mengembun. Kemungkinan kedua adalah kurangnya panas yang

digunakan untuk proses desorbsi. Temperatur air panas yang digunakan untuk

memanasi tabung generator sekitar 90°C, bila lebih dari itu maka tentu saja air

tersebut akan mulai menguap karena pemanasan dilakukan di lingkungan terbuka.

Kemungkinan ketiga adalah terlalu rendahnya daya hantar panas dari luar tabung

generator ke dalam karbon aktif. Baik bahan stainless steel maupun karbon aktif

memiliki sifat daya hantar panas yang tergolong rendah. Sehingga temperatur di

luar tabung generator tentu tidak sama dengan di dalam karbon aktif. Apabila

membuat model dengan pemanas didalam tabung generator maka model menjadi

rumit dan bertolak belakang dengan tujuan awal yaitu membuat model yang

sederhana.

kanan juga dilakukan untuk melihat perbandingan Unjuk Kerja

56

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian alat

pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif yang dilakukan, yaitu:

1. Penelitian ini berhasil membuat sebuah model pendingin adsorbsi

metanol-karbon aktif sederhana yang dapat bekerja tanpa energi listrik dan

berasal dari bahan dari pasar lokal serta dibuat dengan kemampuan

industri lokal. Tetapi Proses desorbsi dan kondensasi tidak dapat

berlangsung dikarenakan model alat pendingin adsorbsi metanol-karbon

aktif kurang mendukung. Sehingga pendinginan secara intermitten tidak

dapat terjadi.

2. Unjuk kerja pendingin adsorbsi tertinggi yang dihasilkan pada penelitian

ini adalah 0,97 pada variasi jumlah metanol 100 ml, kondisi awal keran

katup penghubung ditutup, menggunakan tabung generator horizontal

kapasitas 1 kg dan jumlah karbon aktif sebanyak 1 kg. Temperatur

evaporator terendah yang dapat dicapai adalah 11oC pada variasi jumlah

metanol 300 ml, kondisi awal keran penghubung ditutup, menggunakan

tabung generator vertikal kapasitas 16 kg dan jumlah karbon aktif

sebanyak 4 kg.

57

3. Karbon aktif yang dijual dipasar lokal tidak cocok untuk menjadi adsorber

pada pendingin adsorbsi karena rendahnya daya serap terhadap metanol.

5.2 SARAN

Melihat dari penelitian tentang pendingin adsorbsi metanol-karbon

aktif yang telah dilakukan, penulis dapat memberikan beberapa saran kepada

peneliti lain, antara lain:

1. Bagi peneliti lain yang akan meneliti tentang siklus pendingin adsorbsi

metanol-karbon aktif. Penelitian pendingin adsorbsi ini dapat

diperbandingkan dengan menggunakan konstruksi evaporator dan

generator lain seperti evaporator yang bervolume lebih kecil atau

generator yang lebih lebar.

2. Selain itu penelitian ini dapat pula diperbandingkan dengan ukuran dan

jenis karbon aktif yang lain seperti karbon aktif yang berupa serbuk atau

karbon aktif , karbon aktif yang berasal dari batu bara.

58

DAFTAR PUSTAKA

Grenier, Ph. (1983), Experimental Result on a 12 m3 Solar Powered Cold Store Using the Intermittent Zeolite 13x-Water Cycle. Solar World Congress, Pergamon Press, pp. 353-358, 1984

Hinotani, K. (1983), Development of Solar Actuated Zeolite Refrigeration System. Solar World Congress, Vol.1, Pergamon Press, pp. 527-531.

Kreussler, S (1999), Experiments on Solar adsorption refrigeration Using Zeolite and Water. Laboratory for Solar Energy, university of Applied Sciences Germany.

Meunier A., Francis (2004), Experimental Performance Of An Advanced Solar-Powered Adsorptive Ice Maker. Proceedings of the 10th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering (Nov.29 – Dec.03, 2004), Rio de Janeiro, Brazil.

Pons, M. (1986), Design of solar powered solid adsorption ice-maker. ASME J. of Solar Engineering, 108, 332-337, 1986.

Ramos A., Miguel (2003), Evaluation Of A Zeolite-Water Solar Adsorption Refrigerator. ISES Solar World Congress (June, 14-19, 2003), Goteborg, Sweden

Zhu, Zepei. (1987), Testing of a Solar Powered Zeolite-Water Refrigerator. M. Eng. Thesis, AIT, Bangkok.

LAMPIRAN

(konstruksi alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif

menggunakan evaporator horisontal 2.4 liter dan generator vertikal kapasitas 16 Kg)

(konstruksi alat pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif menggunakan evaporator horisontal 2.4 liter dan generator horizontal kapasitas 1 Kg)

(bentuk tabung evaporator horisontal 2,4 liter yang dipakai pada penelitian ini)

(Termokopel yang digunakan untuk pengukuran data temperatur)

PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF ...1].pdf · Sistem pendingin adsorbsi...

Documents

Transcript of PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF ...1].pdf · Sistem pendingin adsorbsi...