PENGARUH KECEPATAN PUTARAN KIPAS TERHADAP …

PENGARUH KECEPATAN PUTARAN KIPAS TERHADAP

PERFORMANSI MESIN DESTILASI AIR DARI UDARA

MENGGUNAKAN SIKLUS KOMPRESI UAP

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai Sarjana Teknik di bidang S-1 Teknik Mesin

Oleh :

YEIN VIWANDI DAMANIK

NIM : 155214103

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

EFFECT OF FAN SPEED TO

PERFORMANCE OF AIR WATER DESTILATION MACHINE

USING VAPOR COMPRESSION CYCLE

FINAL PROJECT

As partial fullfilment of the requirment

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By :

YEIN VIWANDI DAMANIK

Student Number : 155214103

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


iii


iv


v


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

KESUKSESAN BUKANLAH SUATU HAL YANG DAPAT SIAP DALAM

WAKTU SEMALAM. BEGITUPUN KETIKA KITA MEMIKIRKAN INGIN

MENJADI APA DAN SEPERTI SIAPA. MAKA BERSIAPLAH UNTUK

MENYIAPKAN DIRI UNTUK MENYAMBUT SEBUAH KESEMPATAN.

KARENA KESUKSESAN DATANG DISAAT KESEMPATAN DAN

PERSIAPAN BERJUMPA.


vii


viii

ABSTRAK

Pada zaman modern seperti saat ini terutama di daerah kota-kota besar

yang sangat padat penduduknya,teryata air bersih sulit untuk diperoleh. Tujuan

dari penelitian ini adalah a.) Merancang dan membuat mesin destilasi air dari

udara dengan menggunakan siklus kompresi uap yang ramah lingkungan, b.)

Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap meliputi : Qin, Qout, Win, COP

ideal, COP aktual, dan efisiensi. c.) Mengetahui pertambahan kelembapan spesifik

udara, d.) Mengetahi banyaknya jumlah air yang mampu di hasilkan oleh mesin

destilasi air dan juga di harapkan mesin mampu bekerja secara maksimal untuk

menghasilkan air yang nantinya dapat di pergunakan untuk membantu memenuhi

kebutuhan air bersih bagi masyarakat di daerah perkotaan.

Mesin destilasi air dari udara ini memiliki beberapa komponen utama yaitu

evaporator, kompresor, kondensor, fan, dan pipa kapiler. Mesin ini bekerja dengan

menggunakan siklus kompresi uap. Kapasitas kompresor pada mesin ini berdaya

1PK dan refrigeran yang digunakan adalah jeins R-22. Pengujian mesin ini

berlangsung pada siang hari di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogykarta. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan

putaran dua buah kipas yang berada di belakang evaporator : a) 2100 rpm, b)

2400 rpm, dan c) 2600 rpm. Untuk mengetahui karakteristik mesin, digunakan

digaram p-h untuk mengetahui nilai entalpi (h). Untuk mengetahui pertambahan

kelembapan, menggunakan grafik psychrometric chart.

Berdasarkan penelitian didapatkan hasil: Mesin destilasi air dari udara

mampu bekerja secara maksimal dengan nilai Qin :103,9 kJ/kg. Qout :147,6 kJ/kg.

Win : 44,5 kJ/kg. COPideal : 4,349. COPaktual : 2,317. Dan pertambahan kelembapan

spasifik udara paling tinggi yaitu : 0,0044 kgair/kgudara dan menghasilkan air

sebanyak 2637 ml/jam, efisiensi mesin destilasi air dari udara dengan

menggunakan siklus kopresi uap yang paling baik di peroleh pada variasi fan

bekerja dengan kecepatan maksimal 2600 rpm dan mesin bekerja selama 2 jam

yaitu sebesar 53,27 %.

Kata kunci : Mesin destilasi air, siklus kompresi uap, mesin pendingin,

kelembapan udara,


ix

ABSTRACT

In modern times like today, especially in big cities that are very densely

populated, it turns out clean water is difficult to obtain. The purpose of this study

is a.) Designing and making a water distillation machine from the air using an

vapor compression cycle, b.) Knowing the characteristics of the vapor

compression cycle engine include: Qin, Qout, Win, COPideal, COPactual, and

efficiency . c.) Knowing the increase in specific air humidity, d.) Knowing the

amount of water that can be produced by a water distillation machine and also

expected that the engine can work optimally to produce water that can later be

used to help meet the needs of clean water for the community in urban area.

The water distillation machine from the air has several main components, namely

evaporator, compressor, condenser, fan, and capillary pipe. This machine works

by using a vapor compression cycle. The compressor capacity on this machine is

1PK and the refrigerant used is R-22. This machine testing took place during the

day at the Mechanical Engineering Laboratory of Sanata Dharma University

Yogyakarta. The study was conducted by varying the rotation speed of two fans in

front the evaporator: a) 2100 rpm, b) 2400 rpm, and c) 2600 rpm. To find out the

characteristics of the engine, it is used salted p-h to determine the enthalpy value

(h). to find out the increase in humidity, use the psychrometric chart.

Based on the research, the results are: The water distillation machine from the air

is able to work optimally with a Qin value: 103.9 kJ / kg. Qout: 147.6 kJ / kg.

Win: 44.5 kJ / kg. COPalal: 4,349. COPactual: 2,317. And the highest increase in

the humidity of the air is: 0.0044 kgair / kg air and produce as much as 2637 ml /

hour of water, the efficiency of the water distillation machine from air using the

best steam compression cycle is obtained of fan variation working with a

maximum speed of 2600 rpm and the engine works for 2 hours which is 53.27%.

Keywords : Water destilation machine, vapor compression cycle, cooling

machine, air humidity,


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala

rahmat, berkat, kasih dan anugrah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan baik dan tepat waktu.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, untuk mendapatkan gelar S-1 Teknik Mesin.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini melibatkan banyak

pihak, berkat bimbingan doa dan nasihat yang diberikan maka dalam kesempatan

ini, penulis mengucapkan banyak trimakasih kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan

sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

3. Dr. YB Lukiyanto, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Teknik

Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

5. Victor Damanik dan Watini Sitorus sebagai orang tua saya yang selalu

memberi semangat dan dukungan baik berupa materi maupun doa.

6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas semua ilmu yang telah diberikan

kepada penulis selama perkuliahan.

7. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga

selesainya penulisan skripsi ini.

8. Trinanda Monica, Rafael O.H, dan Dian Ramadan sebagai teman seperjuangan

dalam membuat alat penelitian skripsi.

9. Clinton L.G, Arnold Audri, Natanael Mamora, Andi Bondan, Rinda dan


xi


xii

DAFTAR ISI

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

TITTLE PAGE ....................................................................................................... ii

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

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

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

HALAMAN PERSEMBAHAN MOTTO HIDUP ............................................... vi

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH ...................................... vii

ABSTRAK .......................................................................................................... viii

ABSTRACT ........................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR .......................................................................................... x

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xI

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xix

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

1.1 Latar belakang ....................................................................................... 1

1.2 Rumusan masalah ................................................................................. 3

1.3 Tujuan penelitian ................................................................................... 4

1.4 Batasan masalah .................................................................................... 4


xiii

1.5 Manfaat penelitian ................................................................................ 5

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................................... 6

2.1. Dasar teori ............................................................................................. 6

2.1.1. Metode-metode penangkapan air dari udara .............................. 6

2.1.2. Psychrometric chart ................................................................. 10

2.1.2.1. Parameter-parameter psychrometric chart ..................... 11

2.1.2.2. Proses-proses pada psychrometric chart ........................ 13

2.1.2.3. Proses-proses yang terjadi pada mesin destilasi air dari

udara .............................................................................. 19

2.1.2.4. Proses udara yang terjadi pada mesin destilasi air dari

udara pada psychrometric chart .................................... 20

2.1.2.5. Proses-proses perhitungan pada psychrometric chart .... 21

2.1.3. Siklus kompresi uap pada mesin destilasi air dari udara ........... 23

2.1.3.1. Siklus kompresi uap ....................................................... 23

2.1.3.1.1. Rangkaian komponen siklus kompresi uap ......... 23

2.1.3.1.2. Siklus kompresi uap pada diagram P-h dan T-s .. 24

2.1.3.2. Komponen siklus kompresi uap ..................................... 28

2.1.3.2.1. Rangkaian komponen utama ............................... 28

2.1.3.2.2. Komponen pendukung ........................................ 34

2.1.3.3. Perhitungan-perhitungan pada siklus kompresi uap ....... 36


xiv

2.2. Tinjauan pustaka ................................................................................. 39

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 45

3.1. Objek Penelitian .................................................................................. 45

3.2. Alur Penelitian .................................................................................... 46

3.3. Variasi Penelitian ................................................................................ 47

3.4. Peralatan dan bahan yang dibutuhkan ................................................ 47

3.4.1. Alat .............................................................................................. 47

3.4.1.Bahan ............................................................................................ 51

3.4.1. Alat bantu penelitian ................................................................... 56

3.5 Proses pembuatan mesin destilasi air dari udara ................................. 58

3.5.1. Proses pembuatan mesin ............................................................. 58

3.5.2. Proses pengisian refrigerant R-22 .............................................. 58

3.5.3. Skematik pengambilan data ........................................................ 58

3.6. Cara pengambilan data ....................................................................... 63

3.7. Cara mengolah data ............................................................................ 64

3.8. Cara membuat kesimpulan ................................................................. 66

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PERHITUNGAN SERTA

PEMBAHASAN .................................................................................................. 67

4.1. Hasil penelitian ................................................................................... 67

4.2 Analisa siklus kompresi uap ................................................................ 71


xv

4.2.1. Diagram P-h .............................................................................. 71

4.2.2. Perhitungan pada diagram P-h ................................................... 73

4.3. Psychrometric chart ............................................................................ 78

4.3.1. Data Psychrometric chart ......................................................... 78

4.3.2. Perhitungan pada Psychrometric chart ..................................... 80

4.4. Pembahasan ........................................................................................ 82

4.1.1. Pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap kerja mesin siklus

kompresi uap ............................................................................. 82

4.4.2. Pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap kondisi udara ...... 87

BAB V KESIMPULAN ...................................................................................... 92

5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 92

5.1. Saran ................................................................................................... 93

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 94

LAMPIARAN ..................................................................................................... 96

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian ....................................... 96

B. Gambar diagram P-h pada semua variasi penelitian ......................... 97

C. Gambar Psychrometric chart pada semua variasi penelitian ........... 100


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mesin penghasil air dari udara menggunakan siklus kompresi uap .. 8

Gambar 2.2 Jaring penangkap air dari kabut ........................................................ 9

Gambar 2.3 Kincir angin penghasil air dari udara .............................................. 10

Gambar 2.4 Psychromertic chart ........................................................................ 11

Gambar 2.5 Parameter-parameter pada Psychrometric chart ............................. 13

Gambar 2.6 Proses-proses pada Psychrometric chart ......................................... 13

Gambar 2.7 Proses Cooling and Dehumidifying ................................................. 14

Gambar 2.8 Proses Sensible Hesating .................................................................. 15

Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying .................................................... 15

Gambar 2.10 Proses Sensible Cooling ................................................................ 16

Gambar 2.11 Proses Humidifying ....................................................................... 17

Gambar 2.12 Proses Dehumidifying .................................................................... 17

Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying ............................................... 18

Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying .................................................. 18

Gambar 2.15 Proses-proses yang terjadi pada mesin destilasi air dari udara ..... 20

Gambar 2.16 Proses udara yang terjadi didalam mesin destilasi air dari udara

pada Psychrometric chart ............................................................. 20

Gambar 2.17 Rangkaian komponen siklus kompresi uap ................................... 24


xvii

Gambar 2.18 Siklus kompresi uap pada Diagram P-h ......................................... 25

Gambar 2.19 Siklus kompresi uap pada Diagram T-s ......................................... 25

Gambar 2.20 Kompresor jenis rotari ................................................................... 31

Gambar 2.21 Kondensor jenis pipa bersirip ........................................................ 31

Gambar 2.22 Pipa kapiler .................................................................................... 32

Gambar 2.23 Evaporator ..................................................................................... 33

Gambar 2.24 Tabung rerfrigerant R-22 ............................................................. 34

Gambar 2.25 Filter .............................................................................................. 35

Gambar 2.26 Pressure Gauge ............................................................................. 36

Gambar 3.1 Skematik mesin destilasi air dari udara ........................................... 45

Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian .................................................... 46

Gambar 3.4 Bor listrik.......................................................................................... 47

Gambar 3.5 Palu .................................................................................................. 47

Gambar 3.6 Obeng (+) dan (-) ............................................................................ 48

Gambar 3.7 Pisau carter ...................................................................................... 48

Gambar 3.8 Meteran dan Mistar ......................................................................... 48

Gambar 3.9 Gergaji kayu .................................................................................... 49

Gambar 3.10 Kunci pas dan ring ......................................................................... 49

Gambar 3.11 Tube cutter ..................................................................................... 49

Gambar 3.12 Tang ............................................................................................... 50


xviii

Gambar 3.13 Tube Expander .............................................................................. 50

Gambar 3.14 Las Hi-cook ................................................................................... 50

Gambar 3.15 Balok kayu ..................................................................................... 51

Gambar 3.16 Triplek ........................................................................................... 51

Gambar 3.17 Engsel dan skrup ........................................................................... 52

Gambar 3.18 Paku ............................................................................................... 52

Gambar 3.19 Double tip dan styrofoam .............................................................. 52

Gambar 3.20 Lakban ........................................................................................... 52

Gambar 3.21 Kompresor ..................................................................................... 53

Gambar 3.22 Kondensor ..................................................................................... 53

Gambar 3.23 Evaporator ..................................................................................... 54

Gambar 3.24 Pipa kapiler .................................................................................... 55

Gambar 3.25 Filter .............................................................................................. 55

Gambar 3.26 Tabung refrigerant R-22 ............................................................... 55

Gambar 3.27 Kipas .............................................................................................. 56

Gambar 3.28 Higrometer .................................................................................... 57

Gambar 3.29 Thermocuple .................................................................................. 57

Gambar 3.30 Stopwatch ...................................................................................... 57

Gambar 3.31 Gelas ukur ..................................................................................... 57

Gambar 3.32 Timbangan ..................................................................................... 58


xix

Gambar 3.33 Skematik pengambilan data .......................................................... 61

Gambar 4.1 Diagram P-h dengan variasi kecepatan putaran kipas 2600 ............. 71

Gambar 4.2 Proses mesin destilasi air dari udara pada psychrometric chart....... 78

Gambar 4.3 Kalor yang diserap evaporator, pada semua variasi penelitian ........ 82

Gambar 4.4 Kalor yang dilepas kondensor, pada semua variasi penelitian ........ 82

Gambar 4.5 Kerja kompresor pada semua variasi penelitian (Win) ...................... 82

Gambar 4.6 Perbandingan nilai (COPactual) pada semua variasi penelitian ......... 84

Gambar 4.7 Perbandingan nilai (COP ideal) pada semua variasi penelitian .......... 85

Gambar 4.8 Perbandingan nilai efisiensi pada semua variasi penelitian ............. 85

Gambar 4.9 Laju aliran massa air ( air), pada semua variasi penelitian ............. 87

Gambar 4.10 Pertambahan kelembaban spesifik pada semua variasi penelitian . 87

Gambar 4.11 Laju aliran massa udara ( udara), pada semua variasi penelitian .. 88

Gambar 4.12 Debit aliran udara ( ), pada semua variasi penelitian ................... 89

Gambar 4.13 Perbandingan air yang dihasilkan pada semua variasi penelitian .. 90

Gambar L.1. Tampak belakang mesin penagkap air dari udara .......................... 97

Gambar L.2. Tampak samping dan depan mesin penagkap air dari udara ......... 96

Gambar B. 1. Diagram p-h pada kecepatan putaran kipas 2600 rpm ................. 97



Gambar C. 1. Psychrometric chart pada kecepatan putaran kipas 2600 rpm ... 100


xx




xxi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel untuk pengambilan data penelitian ............................................ 64

Tabel 4.1 Data hasil penelitian pada kecepatan putaran kipas 2100 rpm ............ 68

Tabel 4.2 Data hasil penelitian pada kecepatan putaran kipas 2100 rpm ............ 68

Tabel 4.3 Data hasil penenelitian pada kecepatan putaran kipas 2400 rpm ......... 69

Tabel 4.4 Data hasil penenelitian pada kecepatan putaran kipas 2400 rpm ......... 69

Tabel 4.5 Data hasil penelitia pada kecepatan putaran kipas 2600 rpm .............. 70

Tabel 4.6 Data hasil penelitia pada kecepatan putaran kipas 2600 rpm .............. 70

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan tekanan kerja evaporator, dan tekanan kerja

kondensor .......................................................................................... 73

Tabel 4.8 Data hasil perhitungan tekanan kerja ................................................... 73

Tabel 4.9 Data hasil perhitungan energi kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigerant (Qin) ........................................................................ 74

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan energi kalor yang dilepas evaporator persatuan

massa refrigerant (Qout) .................................................................... 75

Tabel 4.11 Data hasil perhitungan kerja yang dilakukan kompresor persatuan

massa refrigerant (Win) ..................................................................... 75

Tabel 4.12 Hasil perhitungan COPaktual ............................................................... 76

Tabel 4.13 Hasil perhitungan COPideal ................................................................. 77


xxii

Tabel 4.14 Hasil perhitungan efisiensi pada siklus kompresi uap ( η )................ 77

Tabel 4.15 Data psychrometric chart pada variasi kecepatan putaran kipas 2100

rpm bekerja selama 2 jam.................................................................. 79





Tabel 4.18 Merupakan data perbandingan hasil perhitungan pada Psychrometric

chart dari semua variasi yang dilakukan di dalam penelitian .......... 82


1

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Kebutuhan akan air bersih selalu berbanding lurus terhadap meningkatnya

populasi manusia di bumi, baik itu didesa maupun di daerah perkotaan. Air

merupakan zat yang paling esensial dibutuhkan oleh mahluk hidup terutama bagi

manusia, air bersih sudah menjadi kebutuhan pokok yang tidak bisa tergantikan.

Krisis air bersih tidak lagi bisa dianggap sebagai masalah sepele, saat ini

keberadaan air bersih di lingkungan sangat sulit ditemui terutama bagi mereka

yang hidup di perkotaan. Seperti contohnya di jakarta yang jumlah penduduknya

mencapai 10,6 juta jiwa, kebanyakan dari masyarakat disana memperoleh air

bersih dengan membeli air dari hasil penyulingan atau dari PDAM yang harganya

tidak murah dan setiap tahun harganya terus meningkat, seperti data yang

diterbitkan oleh harian kompas, kebutuhan air bersih di jakarta pada tahun 2015

mencapai 29.474 liter/detik, padahal jumlah air bersih yang mampu di suplai oleh

PDAM hanya berada pada angka 17.875 liter/detik, melihat data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kebutuhan akan air bersih di jakarta masih belum terpenuhi

100 % dan masih defisit sekitar 11.599 liter/detik. Kepadatan penduduk

banyaknya bangunan gedung, pencemaran limbah dari industri-industri besar dan

kurangnya ruang terbuka hijau sangat mempengaruhi kualitas air yang ada di

daerah tersebut. Tidak sedikit juga masyarakat di jakarta yang masih tetap

menggunakan air sungai/air tanah untuk keperluan sehari-hari walaupun sudah


2

tercemar oleh limbah yang sangat berbahaya bila digunakan dalam jangka

panjang. Sebagian masyarakat tetap memilih menggunakan air sungai mungkin

karena faktor ekonomi dan lain sebagainya.

Sebenarnya masih ada metode lain untuk mendapatkan air bersih dengan

cara yang lebih sederhana yaitu menggunakan destilasi media pasir, bebatuan, dan

ijuk yang disusun berlapis di dalam sebuah bejana dengan kerapatan yang

berbeda-beda sehingga air yang tadinya kotor setelah melewati bejana tersebut

akan menjadi bersih melalui beberapa tahap proses penyaringan. Akan tetapi dari

segi waktu, tempat dan pengoprasian serta perawatannya metode destilasi

menggunakan pasir, bebatuan, dan ijuk tersebut, ternyata masih kurang efektif

saat ini. Melihat situasi yang terjadi maka diperlukan sebuah trobosan yang

mampu mengurangi persoalan tersebut, dalam hal ini yaitu membuat sebuah alat,

yaitu mesin destilasi air dari udara, yang bisa menghasilkan air bersih dengan

waktu yang singkat, praktis dan efesien. Diharapkan mesin tersebut mampu

membantu memenuhi kebutuhan air skala rumah tangga dengan kualitas yang

baik sesuai ketentuan yang berlaku. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan

penelitian mengenai mesin destilasi air dari udara, namun hasilnya dianggap

masih kurang maksimal oleh peneliti dan masih bisa ditingkatkan lagi

efisiensinya, dan disarankan untuk memperbanyak jumlah udara yang masuk

kedalam sistem mesin stersebut, tujuannya agar air yang dihasilkan dari proses

kondensasi semakin banyak. Seperti telah diketahui, bahwa proses pengembunan

(kondensasi) dapat menghasilkan air murni. Dalam hal ini mesin AC (Air

conditioner) mempunyai kemampuan tersebut karena memiliki komponen yang


3

dapat mengembunkan uap air dari udara, yaitu evaporator. Jika pada umumnya

kerja komponen AC dikhususkan untuk mengkondisikan udara ruangan, maka

dipenelitian ini penulis dikhsuskan fokus untuk merancang kemudian merakit

komponen tersebut menjadi sebuah mesin destilasi air dari udara, serta bagaimana

cara meningkatkan jumlah pengembunan uap air yang dihasilkan oleh mesin

destilasi tersebut. Dengan menggunakan siklus kompresi uap kompoen-komponen

yang pada AC dapat menghasilkan air dalam jumlah yang cukup banyak, maka

penulis tertarik untuk merancang dan merakit sebuah mesin destilasi air dari udara

menggunakan siklus kompresi uap dengan memanfaatkan komponen – komponen

pada AC dan dilakukan penambahan dua buah kipas di depan evaporator untuk

memperbanyak jumlah udara yang masuk melewati evaporator tujuannya untuk

meningkatkan hasil air dari proses pengembunan yang nantinya dapat

dipergunakan paling tidak untuk membantu memenuhi kebutuhan air bersih bagi

masyarakat.

1.2. Rumusan Masalah

Air bersih selama ini diperoleh melalui cara penggalian di dalam tanah,

kemudian menggunakan alat destilasi air sederhana menggunakan media pasir,

dan ada juga metode yang masih terus dikembangkan yaitu penyulingan air laut.

Sebenarnya masih ada cara lain untuk dapat menghasilkan air bersih, salah

satunya yaitu dari udara. Maka diperlukan trobosan baru untuk menghasilkan air

bersih dengan cara yang lain, yang lebih praktis, ramah lingkungan, dan tentu

hasilnya aman untuk digunakan.

a. Bagaimanakah cara mendesain dan merakit alat destilasi air dari udara agar


4

mampu bekerja secara maksimal?

b. Bagaimanakah cara meningkatkan jumlah air yang dihasilkan oleh mesin

destilasi tersebut?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian tentang mesin destilasi air dari udara ini adalah:

a. Merancang dan membuat mesin destilasi air dari udara.

b. Mengetahui karakteristik mesin siklus kompresi uap meliputi: Qin, Qout, Win

COPideal, COPaktual, dan efisiensi.

c. Mengetahui pertambahan kelembaban spesifik udara.

d. Mengetahui banyaknya jumlah air yang dihasilkan, oleh mesin destilasi air

dari udara.

1.4 Batasan Masalah

Batasan-batasan didalam penelitian ini :

a. Mesin destilasi air dari udara bekerja dengan siklus kompresi uap,

menggunakan fluida kerja jenis R-22.

b. Untuk memperbanyak hasil pengembunan dilakukan proses pemampatan

udara menggunakan dua buah kipas dengan kecepatan putar 2100, 2400 dan

2600 rpm, berdaya 45 watt.

c. Jenis kopresor yang dipergunakan adalah jenis rotari, dengan daya sebesar

1PK, komponen utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya

kompresor.

d. Semua komponen yang dipergunakan pada mesin destilasi air dari udara

mempergunakan komponen standart yang ada di pasaran.


5

e. Komponen utama pada mesin seperti kondensor, kompresor evaporator, fan

dan pipa kapiler diambil dari AC bekas pakai.

f. Pengambilan data dilakukan setiap 15 menit sekali dalam waktu 2 jam pada

setiap variasi yang dilakukan.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian tentang mesin destilasi air dari udara ini adalah:

a. Hasil dari penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain

jika melakukan penelitian yang sama.

b. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai kasanah ilmu pengetahuan yang

dapat diletakkan di perpustakaan.

c. Diperolehnya teknologi tepat guna berupa mesin destilasi air dari udara.

d. Bagi penulis dapat menambah wawasan pengetahuan tentang mesin destilasi

air dari udara menggunakan siklus kompresi uap.


6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1. Metode-metode Penangkapan Air dari Udara

Ada beberapa macam peralatan yang hingga saat ini masih terus

dikembangkan oleh para peneliti untuk dapat menghasilkan air dari udara.

Beberapa contoh peralatan tersebut adalah: (a) Mesin penghasil air dari udara

dengan menggunakan komponen siklus kompresi uap, (b) Jaring-jaring pengubah

kabut menjadi air minum (Cloudfisher), (c) Kincir angin penangkap air dari udara.

a. Mesin penangkap air dari udara dengan menggunakan silkus kompresi uap.

Mesin penangkap air dari udara menggunakan siklus kompresi uap.

Komponen-komponen mesin penangkap air dari udara meliputi : (a) Kompresor

(compressor) yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigerant yang berbentuk

gas agar tekanan dan temperaturnya meningkat, (b) Kondensor (condenser) yang

berfungsi untuk melepaskan kalor dari refrigerant yang telah dikompresikan oleh

kompresor dan mengubah refrigerant yang berbentuk gas menjadi cair, (c)

Akumulator (accumulator) yang berfungsi untuk menampung refrigerant cair

untuk sementara, yang selanjutnya akan dialirkan menuju evaporator melalui

expansion valve atau dapat melalui juga pipa kapiler sesuai dengan beban

pendinginan yang dibutuhkan, Dryer/Receiver yang berfungsi sebagai filter untuk

menyaring uap air dan kotoran yang terdapat didalam sistem siklus kompresi uap

(d) Katub expansi (expansion valve) atau seperti pipa kapiler yang berfungsi


7

menurunkan tekanan dan merubah fase refrigerant dari cair menjadi campuran

cair dan gas , (e) Evaporator berfungsi untuk menyerap kalor dari udara

lingkungan melalui sirip-sirip pendingin evaporator sehingga udara tersebut

menjadi dingin. Prinsip kerja mesin penangkap air dari udara yang menggunakan

siklus kompresi uap yaitu meliputi, (1) penghisapan udara, yang berawal dari

terhisapnya udara dari lingkungan oleh kipas sentrifugal pada evaporator,

kemudian udara tersebut akan bersentuhan dengan pipa coil yang di dalamnya

terdapat cairan refrigerant (Freon). Refrigerant inilah yang berfungsi untuk

menyerap kalor yang ada di dalam udara sehingga udara menjadi dingin dan

terjadilah proses kondensasi, kemudian air hasil kondensasi ditampung di dalam

bak penampungan yang selanjutnya dipompakan keluar dari dalam mesin

penghasil air dari udara. Udara yang keluar dari evaporator kemudian dilewatkan

kondensor dan kompresor untuk menjaga suhu kerja kedua komponen tersebut

tidak sampai overheat sekaligus di buang kelingkungan (2) Sirkulasi uap, dimana

uap dari refrigerant tersebut akan disirkulasikan dari evaporator menuju ke

kondensor yang pada saat itu proses kompresi telah berlangsung yang

mengakibatkan uap refrigerant tertekan naik dan masuk ke kondensor, (3)

Penurunan tekanan cairan, pada saat kompresi berlangsung tekanan cairan

refrigerant cukup tinggi sehingga tekanan tersebut harus diturunkan dengan

menggunakan pipa kapiler. Pipa kapiler ini berfungsi untuk mengatur laju cairan

refrigerant pada evaporator, (4) Udara keluar dari kondensor, pada tahap ini udara

akan menjadi panas karena bersentuhan dengan sirip kondensor dan udara ini akan

dikeluarkan dengan bantuan kipas kelingkungan, (5) Proses akhir, yaitu adanya


8

proses pengeluaran cairan dari hasil penguapan refrigerant. cairan tersebut akan

dialirkan ke pipa evaporator melalui pipa kapiler. Hal ini akan berlangsung terus

menerus dan berulang dari langkah awal.

Gambar 2.1 Mesin penghasil air dari udara menggunakan siklus kompresi uap

(sumber: https://greenfuture.io/home-and-garden/atmospheric-water-generators)

b. Jaring Penangkap Air dari Kabut (Cloudfisher)

Merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menangkap air dari kabut

dengan mengunakan bantuan jaring-jaring yang dirancang sedemikian rupa

sehingga mampu menangkap air dari kabut. Jaring yang digunakan terbuat dari

plastik dan dianyam sehingga memiliki lubang yang kecil berbentuk segitiga atau

segiempat. Alat ini dikembangkan oleh insinyur Peter Trautwein dari German

Water Foundation. Alat ini meniru teknologi jaring laba-laba untuk

mengumpulkan tetesan embun dari kabut. Alat ini bekerja dengan cara

menangkap kabut yang ada di udara dan kemudian kabut-kabut tersebut lama

kelamaan akan menetes dengan sendirinya yang nantinya akan dialirkan menuju

tabung penyimpanan yang telah disediakan. Alat ini diuji selama dua tahun di


9

Gunung Boutmezguida, Maroko yang merupakan salah satu daerah yang paling

kering di Maroko. Alat ini dapat menghasilkan air sebanyak 4 liter hingga 14 liter

air per meter persegi jaring.

Gambar 2.2 Jaring Penangkap Air dari Kabut

(Sumber : https://warstek.com/survival/jaring/penangkap/air)

c. Kincir angin penangkap air dari udara.

Merupakan alat penangkap air dari udara yang dibuat oleh sebuah peusahaan

belanda yaitu Ducth Rainmaker. Kincir angin ini dikhususkan untuk menghasilkan

air, bukan listrik sebagai mana yang biasanya kincir angin dibuat untuk

menghasilkan listrik. Perbedaan suhu dan kelembapan udara dimasing-masing

daerah berpengaruh terhadap jumlah air yang akan dihasilkan oleh alat ini. Sebab,

jumlah air yang terkandung di dalam udara tersebut berbeda-beda. Misalnya,

udara dengan suhu 20 °C dan 50% RH (Relative Humidity atau kelembapan

relatif) mengandung 7,5 gram air per 1 kilogram udara, sedangkan udara dengan

suhu 30 °C dan 50% RH mengandung hampir 14 gram air per 1 kilogram udara.

Prinsip kerja alat ini sebenarnya cukup sederhana. Gerakan angin yang melalui

rotor akan menghasilkan energi mekanik pada turbin. Turbin akan memaksa udara


10

melalui sebuah alat penukar panas (head exchanger), di mana udara akan

didinginkan, dan kondensasi pun berlangsung. Ketika suhu udara turun hingga di

bawah titik pengembunan, tetesan air pun akhirnya terbentuk. Tetes-tetes air ini

akan terkumpul ke dalam kompartemen penyimpanan air. Dutch Rainmaker

AW75 bisa menghasilkan air sampai sebanyak 7,500 liter per hari. Dan air

sebanyak ini tentu saja bisa langsung digunakan untuk kebutuhan domestik atau

irigasi. Selain itu, yang membuat produk inovasi ini sangat diunggulkan dan terus

dikembangkan adalah tidak adanya limbah yang dihasilkan, karena produk Dutch

Rainmaker tidak menggunakan bahan kimia dan bahan-bahan penghasil limbah

lainnya sama sekali.

Gambar 2.3 Kincir angin peghasil air dari udara.

(sumber : https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2137386/Eole-wind-

turbine-generates-drinking-water-air.html)

2.1.2. Psychrometric Chart

Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan

properti-properti udara pada keadaan tertentu. Untuk mengetahui nilai properti

udara seperti entalpi (h), kelembapan relatif (RH), spesifik volume (SpV),


https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2137386/Eole-wind-turbine-generates-drinking-water-air.html


11

kelembapan 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://carrier-psychrometric-chart-pdf-bidseven-8.html)

2.1.2.1. Parameter-Parameter pada Psychrometric 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 humadity (W), (e) volume spesific (SpV), (f) relative humidity

(RH).

a. Dry-Bulb Temperature (Tdb)

Dry-Bulb Temperature adalah suhu udara bola kering yang diperoleh

melalui pengukuran dengan mempergunakan termometer dengan kondisi bulb


12

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 dengan menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam

keadaan kering (bulb dari termometer diselimuti kain basah).

c. Dew-Point Temperature (Tdp)

Dew-point temperature adalah nilai suhu dimana udara tidak dapat lagi

menerima uap air karena sudah jenuh atau dapat diartikan suhu dimana uap air di

dalam udara mengalami proses pengembunan ketika udara didinginkan (suhu titik

embun dari uap air yang ada di udara).

d. Spesific Humidity (W)

Spesific humidity adalah massa kandungan uap air di dalam setiap satu

kilogram udara kering (kg air/kg udara kering).

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 perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1

m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1 m3 tersebut, yang

dinyatakan dengan persen.


13

Gambar 2.5 Parameter-parameter pada psychrometric chart

( Sumber : https://www.slideshare.net/manojpj77/2-psychrometric-chart)

2.1.2.2. Proses-Proses pada Psychrometric Chart

Proses-proses yang terjadi pada Psychrometric Chart antara lain : (a) proses

pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (b) proses

pemanasan (sensible hating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembapan

(cooling and humidifying atau evaporating cooling), (d) proses pendinginan

(sensible cooling), (e) proses penaikkan kelembapan (humidifying), (f) proses

penurunan kelembaan (dehumidifying), (g) proses pemanasan dan penurunan

kelembapan (heating and dehumidifying atau chemical dehumidifiying), (h) proses

pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying).

Gambar 2.6 Proses-proses pada Phycrometric Chart


14

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

Proses pendinginan dan penurunan kelembapan adalah proses penurunan

kalor sensibel dan penurunan kalor laten udara. Pada proses pendinginan dan

penurunan kelembapan terjadi penurunan temperatur bola kering, terperatur bola

basah, penurunan entalpi, penurunan volume spesifik, penurunan temperatur titik

embun, dan penurunan kelembapan spesifik. Sedangkan kelembapan relatif dapat

mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari

prosesnya. Gambar 2.7 menyajikan proses cooling and dehumadifying pada

pshycrometric chart.

Gambar 2.7 Proses Cooling and Dehumidifying

b. Proses pemanasan (sensible 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

kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif mengalami

penurunan. Gambar 2.8 menyajikan proses sensible heating pada psychrometric

chart.

Twb1

Tdb2 Tdb1

Twb2 W1

W2


15

Gambar 2.8 Proses sensible Heating

c. Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying)

Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan berfungsi untuk menurunkan

temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan

perubahan suhu temperatur bola kering, temperatur bola basah, dan kelembapan

spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur bola kering dan volume

spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun,

kelembapan relatif, dan kelembapan spesifik. Gambar 2.9 menyajikan proses

cooling and humidifying pada psychrometric chart.

Gambar 2.9 Proses Cooling and Humidifying

Twb1

Tdb2 Tdb1

Twb2

W

Twb1

Tdb2 Tdb1

Twb2 W1

W2


16

d. Proses pendinginan (sensible cooling)

Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara

sehingga udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi

penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah, dan volume spesifik. Namun,

terjadi peningkatan pada kelembapan relatif. Pada kelembapan 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

sensible cooling pada psychrometric chart.

Gambar 2.10 Proses Sensible Cooling

e. Proses penaikkan kelembapan (humidifying)

Proses penaikkan kelembapan merupakan penambahan kandungan uap air ke

udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola

basah, titik embun, dan kelembapan spesifik. Garis proses pada psychrometric

chart adalah haris vertikal ke arah atas. Gambar 2.11 menyajikan proses

humidifying pada psychrometric chart.

Twb1

Tdb2 Tdb1

Twb2 w


17

Gambar 2.11 Proses Humidifying

f. Proses penurunan kelembapan (dehumidifying)

Proses penurunan kelembapan merupakan proses pengurangan kandungan

uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan

entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik. Garis proses pada

psychrometric chart adalah garis vertikal ke arah bawah. Gambar 2.12 menyajikan

proses kelembapan dehumadifying pada psychrometric chart.

Gambar 2.12 Proses Dehumidifying

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

Proses pemanasan dan penurunan kelembapan berfungsi untuk menaikkan

suhu bola kering dan menurunkana kandungan uap air pada udara. Pada proses ini

Twb1

Tdb

Twb2

w1

w2

Twb1

Tdb

Twb2 w1

w2


18

terjadi penurunan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan kelembapan

relatif. Akan tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. Garis proses pada

psychrometric chart adalah ke arah kanan bawah. Gambar 2.13 menyajikan proses

heating and dehumadifying pada psychrometric chart.

Gambar 2.13 Proses Heating and Dehumidifying

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

Pada proses ini udara dipanaskan disertai dengan penambahan uap air. Pada

proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan

suhu bola kering. Garis pada psychrometric chart adalah ke arah kanan atas.

Gambar 2.14 menyajikan proses heating and humidifying pada psychrometric

chart.

Gambar 2.14 Proses Heating and Humidifying

Twb1

Tdb2 Tdb1

Twb2 w1

w2

Twb1

Tdb2 Tdb1

Twb2

w1

w2


19

2.1.2.3. Proses-Proses yang terjadi pada Mesin Destilasi Air dari Udara

Pada Gambar 2.15 menunjukkan proses-proses yang terjadi di dalam mesin

destilasi air dari udara. Pertama adalah proses pemadatan udara menggunakan dua

buah kipas yang berada di depan evaporator yang berfungsi untuk menambah

tingkat kelembapan spesifik udara pada ruangan yang telah didesain sedemikian

rupa, tujuannya agar kadar air di dalam udara menjadi bertambah. Kemudian

dilanjutkan dengan proses pendinginan di evaporator yang disertai dengan

dehumidifikasi. Pada proses ini suhu udara menjadi dingin karena udara tersebut

kalornya diserap ketika bersentuhan langsung dengan pipa-pipa bersirip pada

evaporator. Di dalam pipa evaporator tersebut terdapat refrigerant dengan suhu

sangat rendah, hal ini mengakibatkan kadar air di dalam udara menjadi berkurang,

karena terjadi proses kondensasi. Air kondensasi kemudian menetes keluar dari

evaporator. Udara dingin yang keluar dari evaporator diarahkan ke kondensor.

Proses yang terakhir adalah proses pemanasan udara (sensible heating). Pada

proses ini terjadi peningkatan suhu udara, karena suhu kondensor sangat tinggi.

Setelah udara melewati kondensor, udara tersebut dibuang ke udara luar. Tujuan

udara dilewatkan kondensor adalah untuk mendinginkan kondensor.

Keterangan Gambar 2.15 :

A : Udara lingkunagan B : Tempat pemampatan udara

C : Evaporator D : Pipa kapiler

E : Kompresor dan kondensor F : Gelas ukur

P1 : Pressure gauge (lower) P2 : Pressure gauge (high)


20

Gambar 2.15 Proses-proses yang terjadi pada mesin destilasi air dari udara

2.1.2.4. Proses Udara yang terjadi pada Mesin Destilasi Air dari Udara pada

Psychrometric Chart.

Proses perlakuan udara yang terjadi di dalam mesin destilasi air dari udara

pada psychrometric chart disajikan dalam Gambar 2.16 proses perlakuan udara

meliputi : (a) proses heating and humidifying, (b) proses pendinginan udara

(sensible cooling), (c) proses pendinginan dan pengembunan uap air dari udara

(cooling and dehumidifying), (d) proses pemanasan udara (sensibel heating).

Gambar 2.16 Proses udara yang terjadi di dalam mesin destilasi air dari udara

pada Psychrometric Chart

D

B C

A

E

WA

WB

Tadp

Tevap F Tkond

F

1

4

A

C

B

E D P1(evap)

P2(cond)

3

2 1

4


21

Keterangan Gambar 2.16 :

a. A-B

Proses dari A ke B adalah proses pemanasan dan penaikan kelembapan

spesifik udara. Pada proses ini dibantu oleh kipas yang berfungsi untuk

memadatkan udara. Proses pemadatan udara ini menyebabkan kenaikkan

kelembapan spesifik dan suhu udara kering.

b. B-C

Proses B ke C adalah proses pendinginan udara yang dilakukan oleh

evaporator. Suhu udara menurun dengan nilai kelembapan spesifik tetap. Suhu

udara bergerak ke arah suhu titik embun udara (Tadp).

c. C-D

Proses dari C ke D adalah proses pendinginan dan pengembunan udara yang

dilakukan oleh evaporator. Proses berlangsung pada kelembaan udara relative

100%. Nilai kelembapan spesifik menjadi menurun.

d. D-E

Proses dari D ke E adalah proses pelepasan kalor yang dilakukan oleh

kondensor. Pada proses ini, tujuanya agar suhu kerja kondensor tidak terlalu

tinggi.

2.1.2.5. Proses-Proses Perhitungan pada Psychrometric Chart

Dari data yang diperoleh di dalam penelitian dan dengan mempergunakan

psychrometric chart dapat dihitung : (a) Laju aliran massa air yeng diembunkan,

(b) Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara, (c) Laju aliran

massa udara, (d) Debit aliran udara.

a. Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁ air)


22

Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan

Persamaan (2.1).

𝑚 𝑎𝑖𝑟 =𝑚 𝑎𝑖𝑟

𝛥𝑡 . . . (2.1)

Pada Persamaan (2.1) :

ṁ air : Laju aliran massa air (kg/jam)

m air : Jumlah air yang dihasilkan (kg)

∆t : Selang waktu yang diperlukan (jam)

b. Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (∆W)

Besarnya kandungan uap air persatuan massa udara dapat dihitung dengan

Persamaan (2.2).

∆w = wBC-wDE . . . (2.2)


∆w : Pertambahan kadungan uap air (kgair/kgudara)

wBC : Kelembapan spesifik udara masuk evaporator (kgair/kgudara)

wDE : Kelembapan spesifik udara keluar evaporator (kgair/kgudara)

c. Laju aliran massa udara (�� udara)

Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).

��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =ṁ𝑎𝑖𝑟

𝑤𝐵𝐶−𝑤𝐷𝐸 . . . (2.3)


wBC : Kelembapan spesifik udara masuk evaporator (kgair/kgudara)

wDE : Kelmebapan spesifik udara keluar evaporator (kgair/kgudara)

ṁ udara : Laju aliran massa udara (kgudara/jam)


23

ṁ air : Laju aliran massa air (kgudara/jam)

d. Debit aliran udara (��)

Debit aliran udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).

�� = 𝑚 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 . . . (2.4)


�� : Debit aliran udara (m3 / jam)

��udara : Laju aliran massa udara (kgudara / jam)

𝜌udara : Massa jenis udara (1,2 kgudara / m3)

2.1.3. Siklus Kompresi Uap pada Mesin Destilasi Air dari Udara

2.1.3.1.Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan siklus yang digunakan pada mesin destilasi

air dari udara. Siklus ini menggunakan kompresor sebagai alat pemompa

refrigerant, yang mana uap refrigerant bertekanan rendah yang masuk pada sisi

penghisap ditekan di dalam kompresor sehingga berubah menjadi uap bertekanan

tinggi yang kemudian dikeluarkan pada sisi keluaran. Suhu kerja evaporator lebih

rendah dari suhu udara yang melewati evaporator. Sedangkan suhu kerja

kondensor lenih tinggi dari suhu udara yang melewati kondensor. Kompresor

dapat bekerja karena adanya aliran listrik yang diberikan pada kompresor.

2.1.3.1.1. Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Rangkaian komponen siklus kompresi yang digunakan pada mesin

destilasi air dari udara dapat dilihat pada Gambar 2.17. Komponen utama siklus

kompresi uap meliputi: kompresor, kondensor, pipa kapiler, dan evaporator.

Fluida kerja dari siklus kompresi uap dinamakan refrigerant. Peralatan tambahan


24

berupa filter, yang ditempatkan antara kondensor dan pipa kapiler. Filter berfungsi

untuk membersihkan refrigerant sebelum masuk ke pipa kapiler. Sirkulasi

refrigerant berlangsung selama kompresor bekerja yaitu : Dari kompresor menuju

kondensor, dari kondensor menuju pipa kapiler, dari pipa kapiler menuju

evaporator dan dari evaporator kembali menuju kompresor.

Gambar 2.17 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap

Qin adalah besarnya energi kalor yang dihisap oleh evaporator persatuan massa

refrigerant, Qout adalah besarnya energi kalor yang dikeluarkan atau dilepaskan

oleh kondensor persatuan massa refrigerant dan Win adalah kerja yang dilakukan

oleh kompresor persatauan massa refrigerant. Pada penelitian ini Qin dihisap dari

udara yang dialirkan ke evaporator oleh kipas evaporator dan Qout adalah kalor

yang dilepaskan dari kondensor ke udara yang melewati kondensor.

2.1.3.1.2. Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s

Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s

seperti tersaji pada Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Pada siklus yang digambarkan,

Win

Qin

Qout


25

terdapat proses pemanasan lanjut (proses dari 3a ke 3) dan proses pendinginan

lanjut (proses dari 1a ke 1). Proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan

lanjut ditujukan untuk menaikan kinerja mesin kompresi uap, dan mempermudah

refrigerant mengalir didalam sistem, baik pada saat kompresor akan melakukan

kompresi ataupun saat refrigerant memasuki pipa kapiler. Proses pemanasan

lanjut dan pendinginan lanjut tidak mesti ada pada mesin siklus kompresi uap.

Gambar 2.18 Siklus Kompresi Uap Pada Diagram P-h

Gambar 2.19 Siklus Kompresi Uap Pada Diagram T-s

Tek

anan

(P

)

Enthalpy (h)

2a

win

h2 h1

1 1a

h3=h4

2 3a 3

4 Qin

Qout

P2

P1

Enthropy (s)

Qout Tc

Te

3a

3

4

2a

1a

1

2

Tem

per

atur

(oC

)

Qin

Win

P1

P2


26

Dalam siklus kompresi uap, refrigerant mengalami beberapa proses yaitu :

a. Proses 1-2 : Proses Kompresi

Proses 1-2 adalah proses kompresi, yang merupakan proses untuk

menaikkan tekanan refrigerant. Proses ini terjadi di kompresor. Proses ini

berlangsung secara iso-entropi (proses berlangsung pada entropi (s) yang

konstan). Kenaikan tekanan yang dialami refrigerant yang berupa gas lanjut

bertekanan rendah menyebabkan suhu refrigerant pun ikut mengalami kenaikan,

dengan nilai suhu yang lebih tinggi dari suhu ruangan. Hal ini dimaksudkan agar

suhu kerja kondensor lebih tinggi dari suhu yang ada disekitar kondensor,

sehingga akan terjadi proses perpindahan kalor dari kondensor ke udara sekitar.

Pada proses ini entalpi refrigerant mengalami peningkatan dari h1 ke h2.

b. Proses 2-2a : Proses desuperheating

Proses 2-2a merupakan proses desuperheating, pada proses ini terjadi proses

penurunan suhu pada tekanan yang tetap. Proses ini terjadi ketika refrigerant

mulai memasuki kondensor. Refrigerant gas panas lanjut yang bertemperatur

tinggi diturunkan suhunya sampai memasuki titik gas jenuh dan dapat berlangsung

karena suhu refrigerant yang ada di dalam pipa kondensor lebih tinggi

dibandingkan dengan suhu lingkungan di sekitar kondensor.

c. Proses 2a-3a : Proses kondensasi

Proses 2a-3a merupakan proses kondensasi atau proses pengembunan

refrigerant, atau pelepasan kalor dari refrigerant ke lingkungan di sekitar

kondensor yang berlangsung pada suhu dan tekanan yang konstan atau tetap.


27

Proses pengembunan adalah proses perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair

jenuh. Pada proses kondensasi ini entalpi refrigerant mengalami penurunan.

d. Proses 3a-3 : Proses subcooling

Proses 3a-3 adalah proses subcooling atau juga disebut dengan proses

pendinginan lanjur. Pada proses ini terjadi pelepasan kalor dari refrigerant ke

lingkungan disekitarnya, sehingga suhu refrigerant keluar dari kondensor menjadi

lebih rendah dari suhu cair jenuh (atau menjadi kondisi cair lanjut). Hal ini agar

refrigerant dapat lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler. Pada proses

subcooling, entalpi dan entropi dari refrigerant mengalami penurunan. Proses

subcooling terjadi pada tekanan yang tetap.

e. Prose 3-4 : Proses throttling

Proses 3-4 merupakan proses penurunan tekanan secara drastis dan

berlangsung pada entalpi yang konstan. Proses ini berlangsung selama refrigerant

mengalir di dalam pipa kapiler. Pada proses ini refrigerant mengalami perubahan

fase dari cair lanjut menuju ke fase campuran (campuran fase cair dan fase gas).

Akibat dari penurunan tekanan tersebut, suhu refrigerant mengalami penurunan

juga. Suhu keluar pipa kapiler diasumsikan sama dengan suhu kerja evaporator.

Entropi refrigerant mengalami kenaikan pada proses ini.

f. Proses 4-1a : Proses evaporasi

Proses 4-1a merupakan proses evaporasi atau penguapan. Ketika proses ini

berlangsung, akan terjadi perubahan fase, dari fase campuran (gas dan cair)

menuju ke fase gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena suhu refrigerant lebih

rendah dari pada suhu lingkungan disekitar evaporator, sehingga terjadi proses


28

penyerapan kalor dari lingkungan di sekitar evaporator ke dalam evaporator.

Proses ini terjadi pada tekanan dan suhu yang konstan. Nilai entalpi refrigerant

mengalami proses peningkatan.

g. Proses 1a-1 : Superheating

Prose 1a-1 merupakan proses superheating atau pemanasan lanjut. Proses in

terjadi karena masih terjadi adanya aliran kalor dari lingkungan ke refrigerant

meskipun refrigerant sudah mencapai suhu gas jenuh. Akibatnya refrigerant yang

akan masuk ke kompresor berada pada fase gas panas lanjut (gas suhu refrigerant

lebih tinggi dari suhu gas jenuh). Pada proses ini akan mengakibatkan kenaikan

tekanan dan suhu refrigerant. Nilai entalpi juga akan mengalami kenaikan.

2.1.3.2. Komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen penyusun siklus kompresi uap pada dasarnya terbagi menjadi

dua kelompok. Pembagian ini berdasarkan keutamaan dari alat atau komponen

tersebut. komponen dari siklus kompresi uap tersebut adalah : Komponen utama

dan komponen pendukung.

2.1.3.2.1. Komponen Utama

Komponen yang keberadaanya wajib harus berada di dalam sebuah sistem

refrigerasi dikelompokkan menjadi komponen utama. Dinamakan demikian

karena jika salah satu komponen tersebut tidak ada di dalam sistem, maka sistem

tersebut tidak akan dapat bekerja sama sekali. Komponen utama yang digunakan

pada siklus kompresi uap terdapat empat komponen. Dengan hanya menggunakan

keempat komponen tersebut mesin siklus kompresi uap dapat bekerja.


29

Komponen utama mesin siklus kompresi uap terdiri dari (a) Kompresor, (b)

Kondensor, (c) Pipa Kapiler, (d) Evaporator, (e) Refrigerant, dan berikut

penjelasannya :

a. Kompresor

Kompresor adalah pusat tenaga dari mesin siklus kompresi uap, dengan kata

lain kompresor merupakan komponen yang berfungsi untuk menaikkan tekanan

dan mensirkulasikan refrigerant ke semua komponen mesin siklus kompresi uap.

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat bekerja dalam jangka waktu yang

panjang walaupun digunakan secara terus-menerus dalam mesin siklus kompresi

uap. Untuk mendapatkan performa seperti yang diharapkan, maka kompresor

harus bekerja sesuai dengan kondisi yang diharapkan, terutama kondisi

temperature dan tekanan refrigerant pada saat masuk dan meninggalkan katup

kompresor.

Kompresor juga berfungsi untuk memastikan bahwa temperature gas

regrigeran yang disalurkan ke kondensor harus lebih tinggi dari temperature

lingkungan sekitar. Hal ini dimaksudkan untuk membuang panas gas refrigerant

yang berada di kondensor ke lingkungan sekitar. Akibatnya temperature

refrigerant dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap. Oleh karena itu

kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigerant yang bertemperatur

rendah dari evaporator menjadi gas yang bertemperatur tinggi pada saat

meninggalkan saluran discharge kompresor. Tingkat temperatur yang harus

dicapai tergantung pada jenis regrigerant dan temperature lingkungan sekitarnya.


30

Pada mesin siklus kompresi uap terdapat beberapa macam kompresor yang

biasanya digunakan. Semua jenis kompresor memiliki keunggulan masing-

masing. Dari kesemua jenis kompresor, pemilihan kompresor bergantung pada

kapasitas penggunaan mesin siklus kompresi uap dan penggunaan refrigerant

pada mesin siklus kompresi uap tersebut.

Gambar 2.20 Kompresor janis rotari

b. Kondensor

Di dalam mesin siklus kompresi uap, kondensor adalah suatu komponen

yang berfungsi untuk merubah fase refrigerant dari gas bertekanan tinggi menjadi

cairan bertekanan tinggi atau dengan kata lain pada kondensor ini terjadi proses

kondensasi. Rerigerant yang telah berubah menjadi cair tersebut kemudian

dialirkan ke evaporator melalui pipa kapiler.

Agar proses perubahan fase yang diinginkan ini dapat terjadi, maka

kalor/panas yang ada di dalam refrigerant bertekanan tinggi harus dibuang keluar

dari sistem yaitu dibuang ke lingkungan sekitar. Adapun kalor ini berasal dari 2

sumber, yaitu :

1. Kalor yang diserap regrigerant ketika mengalami proses evaporasi.

2. Kerja yang dilakukan di kompresor selama terjadinya proses kompresi.


31

Gas refrigerant bertekanan rendah dikompresi sehingga menjadi gas

refrigerant bertekanan tinggi dimana temperature kondensasinya lebih tinggi dari

temperatur media pendingin kondensor. Media pendingin yang umum digunakan

biasanya air, udara, atau kombinasi keduanya.

Dengan temperatur kondensasi yang kebih tinggi dari media pendingin

maka akan dengan mudah terjadinya proses perpindahan kalor dari refrigrant ke

media pendingin. Seperti kita ketahui secara umum “kalor akan mengalir dari

substansi yang bertemparatur lebih tinggi ke substansi yang bertemperatur lebih

rendah”.

Proses perpindahan kalor di kondensor terjadi dalam tiga tahapan, yaitu :

1. Penurunan suhu refrigerant pada proses desuperheating sampai mencapai

temperatur kondensasi. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor sensibel.

2. Perubahan fase refrigerant dari fase gas menjadi fase cair. Pada proses ini

terjadi perpindahan kalor latent, dinamakan dengan proses kondensasi.

3. Pelepasan kalor dari refrigerant cair (sub-cooling) ke media pendingin. Pada

proses ini terjadi perpindahan kalor sensibel. Proses ini dinamakan dengan

proses pendinginan lanjut.

Gambar 2.21 Kondensor jenis pipa bersirip


32

c. Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan salah satu komponen utama yang berfungsi untuk

menurunkan tekanan dan suhu refrigerant. Fungsi utama dari pipa kapiler ini

sangat vital karena menghubungkan dua bagian tekanan yang berbeda, yaitu

tekanan tinggi dan tekanan rendah. Refrigerant bertekanan tinggi sebelum masuk

melewati evaporator akan diturunkan tekanannya dengan pipa kapiler. Akibat dari

penurunan tekanan ini akan menyebabkan penurunan suhu. Pada bagian inilah

(pipa kapiler) refrigerant mencapai suhu terendah. Pipa kapiler terletak antara

saringan (flter) dan evaporator. Penurunan tekanan dapat terjadi, karena ukuran

pipa yang berdiameter kecil. Ketika refrigerant mengalir, gesekan antara fluida

dengan permukaan pipa sangat besar, sehingga tekanan menjadi turun.

Gambar 2.22 Pipa kapiler

d. Evaporator

Evaporator merupakan sebuah media penguapan cairan refrigerant yang

berasal dari pipa kapiler atau dari katup ekspansi. Penguapan ini bertujuan untuk

menyerap panas dari lingkungan di sekitar evaporator. Evaporator sering juga

disebut cooling coil, boiler, dan lain-lain tergantung dari bentuknya. Karenanya


33

kegunaan dari evaporator berbeda-beda, maka evaporator dibuat dalam berbagai

macam bentuk, ukuran dan perencanaan.

Gambar 2.23 Evaporator

e. Refrigerant

Refrigerant merupakan bahan pendingin atau fluida kerja yang digunakan

oleh mesin siklus kompresi uap untuk menyerap panas melalui perubahan fase

dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas

ke cair (kondensasi). Sehinggan refrigerant dapat dikatakan sebagai pemindah

kalor dalam sistem pendingin.

Syarat-syarat untuk kriteria bahan pendingin yang digunakan dalam mesin

siklus kompresi uap adalah :

1. Tidak beracun.

2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara,

pelumas dan sebagainya.

3. Tidak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem

pendingin.

4. Mempunyai titik didih rendah.

Tanda-tanda jika mesin siklus kompresi uap kekurangan refrigerant (under

charged) :


34

1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih rendah.

2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih rendah.

3. Pada pipa masuk menuju ke evaporator terjadi bunga es.

4. Pendinginan yang kurang baik.

Tanda-tanda jika mesin siklus kompresi uap kelebihan refrigerant (over

charged):

1. Tekanan pada sisi tekanan tinggi (kondensor) lebih tinggi.

2. Tekanan pada sisi tekanan rendah (evaporator) lebih tnggi.

3. Kompresor bersuara lebih keras.

4. Pendinginan kurang baik.

Gambar 2.24 Tabung rerigerant R-22

2.1.3.2.2. Komponen Pendukung

Komponen pendukung adalah komponen yang apabila tidak terpenuhi maka

sistem masih dapat bekerja, karena fungsi dari komponen ini hanyalah sebagai

pelengkap agar sistem dapat bekerja dengan baik. Alat pendukung ini dapat

berfungsi sebagai alat kontrol ataupun alat pengukur. Jadi untuk dapat


35

menghasilkan kerja sistem yang seimbang dengan efisiensi yang tinggi diperlukan

adanya komponen pendukung ini.

Komponen pendukung mesin siklus kompresi uap terdiri dari : (a) Filter, (b)

Low Pressure Gauge, (c) High Pressure Gauge, (d) Kipas, dan berikut

penjelasannya :

a. Filter

Filter merupakan alat yang digunakan ntuk menyaring kotoran-kotoran yang

terbawa oleh refrigerant cair ke dalam sistem. Kotoran tersebut dapat berupa debu

kotoran krosi/karat, perak dari pengelasan ataupun uap air. Jika filter ini sampai

mengalami kerusakan, maka kotoran yang lolos dari filter akan menyebabkan

penyumbatan pada pipa kapiler, hal ini akan menyebabkan sirkulasi refrigerant

menjadi terganggu.

Gambar 2.25 Filter

(sumber : http://egsean.com/fungsi-masing-masing-komponen-pada-ac-split/)

b. Low Pressure Gauge

Low Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigerant saat

refrigerant masuk ke kompresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya

memiliki warna biru. Tekanan yang terukur adalah tekanan kerja evaporator atau

tekanan rendah dari mesin siklus kompresi uap.


36

c. High Pressure Gauge

High Pressure Gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigerant saat

refrigerant keluar dari kmpresor pada saat sistem sedang bekerja. Pada umumnya

memiliki warna merah. Tekanan yang terukur adalah tekanan kerja kondensor

atau tekanan tinggi dari mesin siklus kompresi uap.

Gambar 2.26 Pressure Gauge

d. Kipas

Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara dari luar ruangan ke dalam

ruangan. Jika kondisi aliran udara terjadi hambatan, dapat terjadi proses

pemadatan udara. Pemadatan udara ini berfungsi untuk menambah jumlah uap air

yang ada di dalam ruang pemadatan, per kg udara keringnya.

2.1.3.3 . Perhitungan-Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Dengan melihat diagram p-h, nilai entalpi yang berada di dalam siklus

kompresi uap dapat diketahui. Dengan diketahuinya nilai entalpi maka nilai kerja

kompresi (Win), nilai kalor yang keluar (Qout), nilai kalor yang masuk (Qin),

koefisien prestasi (COP), dan efisiensi dapat diketahui.


37

2.1.3.3.1. Kerja Kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan masa refrigerant adalah perubahan entalphi yang

terjadi dari titik 1-2. Perubahan entalphi dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :

Win = h2 – h1 . . . (2.5)

Pada persamaan (2.5) :

Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (kJ/kg)

h1 : Nilai entalphi refrigerant saat masuk ke kompresor (kJ/kg)

h2 : Nilai entalphi refrigerant saat keuar dari kompresor (kJ/kg)

2.1.3.3.2. Besarnya Energi Kalor yang dilepas oleh Kondensor (Qout)

Besarnya kalor yang dilepas oleh kondensor adalah perubahan entalphi yang

terjadi di dalam mesin dari titik 2-3. Perubahan entalphi yang terjadi dapat

dihitung dengan persamaan (2.6) :

Q out = h2 – h3 . . . (2.6)


Qout : Jumlah kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigerant

(kJ/kg)

h2 : Nilai entalphi refrigerant saat masuk ke kondensor (kJ/kg)

h3 : Nilai entalphi refrigerant saat keluar dari kondensor (kJ/kg)

2.1.3.3.3. Besarnya Energi Kalor yang diserap oleh Evaporator

Besarnya kalor yang diserap oleh evaporaotor adalah perubahan entalphi

yang terjadi di dalam mesin dari titik 4-1. Perubahan entalphi yang terjadi dapat

dihitung dengan Persamaan (2.7) :

Qin = h1 – h4 . . .(2.7)


38


Qin : Jumlah kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigerant

(kJ/kg)

h1 : Nilai entalpi refrigerant saat keluar dari evaporator (kJ/kg)

h4 : Nilai entalpi refrigerant saat masuk ke evaporator (kJ/kg)

2.1.3.3.4. COPaktual dan COPideal

COP (Coefficient Of Performance) merupakan besaran yang menyatakan

kemampuan evaporator untuk menghisap kalor dari ruangan (di evaporator) per

satuan kerja yang dilakukan kompresor.

COPaktual

COPaktual yaitu COP yang sebenarnya yang dimiliki oleh mesin siklus kompresi

uap. COPaktual dapat diketahui dengan menggunakan Persamaan (2.8) :

COPaktual = 𝑄𝑖𝑛

𝑊𝑖𝑛 . . . (2.8)


COPaktual : Koefisien prestasi kerja mesin siklus kompresi uap secara aktual

Qin : Jumlah kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa

refrigerant (kJ/kg)

Win : Kerja kompresor persatuaan massa refrigerant (kJ/kg)

h1 : Nilai entalpi refrigerant saat keluar dari evaporator (kJ/kg)

h2 : Nilai entalpi refrigerant saat masuk ke kondensor (kJ/kg)

h4 : Nilai entalpi refrigerant saat masuk ke evaporator (kJ/kg)


39

COPideal

COPideal yaitu COP maksimal yang dapat dimiliki oleh suatu mesin siklus

kompresi uap. COP ideal dapat diketahui dengan menggunakan Persamaan (2.9) :

COPideal = 𝑇𝑒

𝑇𝑐 −𝑇𝑒 . . .(2.9)


COPideal : Koefisien mesin siklus kompresi uap secara ideal

Te : Suhu mutlak evaporator (K)

Tc : Suhu mutlak kondensor (K)

2.1.3.3.5 Efisiensi Mesin Siklus Kompresi Uap

Hasil dari perbandingan nilai COPaktual dan COPideal menghasilkan nilai

efisiensi sistem refrigerant dengan Persamaan (2.10) :

η = 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑥 100 % . . . (2.10)


η : Efisiensi mesin siklus kompresi uap

COPaktual : Koefisien prestasi kerja aktual dari mesin siklus kompresi uap

COPideal : Koefisien prestasi kerja ideal dari mesin siklus kompresi uap

2.2. Tinjauan Pustaka

Mukhtiamirulhaq. pada penelitiannya yang berjudul perencanaan alat uji

prestasi sistem pengkondisian udara (Air Conditioning) jenis split. Penelitian

bertujuan merancang sebuah alat uji sistem pengkondisian udara, kemudian untuk

mengetahui koefesien prestasi (COP), komsumsi listrik, dan tingkat penggunaan

energy (EER) Ac split LG ¾ mengunakan refrigerant R-22. Pengujian kinerja AC


40

split ini dibagi menjadi beberapa variasi temprature pada remote yaitu 18 ˚C, 22˚C

dan 27˚C dengan pembebanan 200 watt, 400 watt dan 600 watt lampu pijar.

Penelitian ini dilakukan di labolatorium universitas pasir pengaraian

menggunakan metode pengumpulan data dengan data skunder dan data secara

matematis dengan mengunakan alat 1 unit AC LG ¾ pk jenis split. untuk

pelaksanaan pengujian dan pengambilan data dengan menggunakan pembebanan

lampu pijar 100 watt, melalui hasil pengujian menunjukkan kecendrungan dari

grafik beban vs tekanan kerja dapat disimpulkan kenaikan beban tidak

berpengaruh pada tekanan evaporator , Pada tekanan kondensor T 18, 22 dan 27

℃ dan T 18 ℃ pada tekanan kompresor. sedangkan untuk tekanan kompresor T

22 ℃ terjadi pada beban 600 watt tekanan meningkat, pada tekanan kompresor T

27 ℃ semakin tinggi beban maka tekanan meningkat. Pada tekanan ekspansi

semakin tinggi beban maka tekanan meningkat. Dari grafik beban vs qud

(konsusmsi energi) dapat disimpulkan bahwa beban meningkat qud meningkat

pada T 22˚C dan 27˚C, namun pada T 18˚C qud turun apabila beban naik, laju

pendingin udara menurun. Dari grafik beban vs EER dapat disimpulkan bahwa

semakin menurun beban maka konsumsi energinya akan semakin turun.

I Gusti Agung Pramacakrayuda, Ida Bagus Adinugraha, dan Hendra

Wijaksana, (2010). melakukan penelitian Analisis Performansi Sistem Pendingin

Ruangan Dikombinasikan dengan Water Heater. penelitian ini bertujuan untuk

melihat pengaruh penambahan suatu tabung pemanas air terhadap COP

(Coefficient of Performance), laju pendinginan ruangan, serta laju pemanasan air

dalam tabung pada AC Window. Penelitian ini akan dilakukan dengan


41

pengambilan data di lapangan dan pengolahan data secara matematis.

pengambilan data yaitu dari sistem AC Standar dan sistem AC dangan

penambahan Water Heater. Adapun parameter yang diukur dari kedua sistem

diatas antara lain berupa tekanan masuk dan keluar kompresor. Hasil yang didapat

dari penelitian, hubungan temperatur air pada tabung pemanas terhadap waktu

adalah berbanding lurus. menunjukkan bahwa pada selang 10 menit pertama

temperatur air mencapai 48.9°C dan pada selang 10 menit terakhir temperatur air

mencapai 58,2°C. Dalam waktu 60 menit, kerja kompresi rata-rata yang dicapai

AC Window standar adalah sebesar 37,008 kJ/kg, sedangkan AC Window dengan

modifikasi Water Heater adalah sebesar 45,565 kJ/kg. Disini terlihat bahwa kerja

kompresi AC Window dengan modifikasi Water Heater lebih besar dibandingkan

dengan AC Window standar.untuk COP, Rata-rata COP pada AC Window standar

menunjukkan angka 4,1799 sedangkan pada AC Window modifikasi

menunjukkan angka 3,1843. Sehingga terjadi penurunan nilai COP dengan nilai

rata-rata 0,3669. Pada AC Window standar memiliki laju pendinginan ruangan

sebesar 0,0673 kJ/s pada menit awal dan di menit akhir sebesar 0,0040 kJ/s.

sedangkan pada AC window modifikasi memiliki laju pendinginan ruangan

sebesar 0,0588 kJ/s di menit awal dan di menit akhir sebesar 0,0014 kJ/s. Dapat

disimpulkan bahwa dengan adanya pemanfaatan pemanasan air pada AC

Window, menyebabkan penurunan laju pendinginan ruangan dengan penurunan

rata-rata sebesar 0,002 kJ/s dari AC window standar.

Arrad Ghani Safitra dan Ary Bachtiar Khrisna Putra, (2013). meneliti Beban

Pendinginan Di Evaporator Low Stage Sistem Refrigerasi Cascade Menggunakan


42

Heat Exchanger Tipe Concentric Tube dengan Fluida Kerja Refrigerant

Musicool-22 Di High Stage Dan R-404a Di Low Stage. Penelitian dilakukan

dengan merancang alat sistem refrigerasi cascade dengan refrigerant Musicool-22

di High Stage dan R-404A di Low Stage. Kemudian dilakukan eksperimen pada

sistem tersebut dengan variasi beban pendinginan di evaporator Low Stage

menggunakan electric heater. Variasi mulai dari 0 (tanpa beban), 11, 35, 70, 95,

140, 210, dan 300 Watt. Hasil dari studi eksperimen ini menunjukkan nilai-nilai

optimum untuk proses pembekuan daging yaitu pada pembebanan 35 Watt dengan

Qevap = 0,327 kW, COPcas = 0,935 dan temperatur di dalam cooling box sebesar

-26,2°C. Pada beban 300 Wat diperoleh kapasitas pendinginan maksimum pada

sistem Low Stage sebesar 0,622 kW. Kerja maksimum kompresor pada sistem

High Stage 0,148 kW dan Low Stage 0,461 kW, nilai COP cascade maksimum

1,020, efek refrigerasi maksimum pada Low Stage 135,865 kJ/kg, HRR

maksimum pada Low Stage 1,742 Kemudian diperoleh nilai effectiveness cascade

heat exchanger tertinggi 0,93 dan terendah 0,89 serta nilai NTU tertinggi 7,06 dan

terendah 4,76 pada saat beban 300Watt.

Dwi Bayu Saputro, Suryadimal, S.T.,M.T, dan Ir. Wenny Marthiana., M.T.

meneliti performasi mesin pendingin kompresi uap menggunakan R-22 dan R-

134a dengan kapasitas kompresor 1 Pk. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui

nilai Coefficient of performance (COP) dan Faktor Prestasi (PF) dari mesin

pendingin kompresi uap berdasarkan variasi putaran fan kondensor dengan

menggunakan refrigerant R22 dan R134a. Dari penelitian ditemukan bahwa

Penggantian refrigerant memiliki pengaruh cukup besar terhadap temperatur yang


43

dihasilkan didalam evaporator. Pada penelitian kali ini, dilakukan pengujian

dengan menggunakan refrigerant HCFC R22 dan HFC R134a pada mesin

pendingin kompresi uap untuk memperoleh perbandingan nilai COP yang

dihasilkan dengan memvariasikan bukaan katup fan kondensor yaitu bukaan katup

1/4, 2/4, 3/4, dan 4/4. Hasil penelitian menunjukkan nilai COP tertinggi untuk

HCFC R22 terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai COP 3,66 dan nilai

terendah terdapat pada bukaan katup 3/4 dengan nilai COP 3,53. Nilai COP

tertinggi untuk HFC R134a terdapat pada bukaan katup 1/4 dengan nilai 3,82 dan

nilai terendah terdapat pada bukaan katup 4/4 dengan nilai COP 3,59. Berdasarkan

hasil pengolahan data, nilai PF tertinggi yang diperoleh dengan menggunakan

R134a adalah 6,80. Hasil ini merupakan nilai yang lebih tinggi dibandingkan

dengan menggunakan R22 yang memiliki nilai PF lebih rendah, yaitu 4,61 .

Agung Dwi Perkasa dan Ary Bachtiar Khrisna Putra, (2015). Performansi

Sistem Refrigerasi Cascade Menggunakan MC22 Dan R407F Sebagai Alternatif

Refrigerant Ramah LingkunganDengan Variasi Laju Pengeluaran Kalor

Kondensor High Stage penelitian kali melakukan pengujian pada peralatan sistem

refrigerasi di laboratorium pendingin dan pengkondisian udara, dengan menguji

performa sistem refrigerasi cascade menggunakan intermediate tipe PHE yang

menggunakan refrigerant MC22 di high stage dan R407F di low stage. Variasi

yang dilakukan adalah laju pengeluaran kalor pada kondensor dengan mengatur

kecepatan aliran udara fan yang melalui kondensor yaitu mulai dari kecepatan 1,

2, 3, 4, 5. Hasil yang didapatkan dari performansi studi eksperimen ini adalah

pada variasi kecepatan fan tertinggi 2,8 m/s, coefficient of performance sistem


44

sebesar 1.70, kapasitas refrigerasi sebesar 1,34 kW, heat rejection ratio sistem

sebesar 1.63, temperatur evaporator LS sebesar -42.48 °C, dan temperatur kabin

terendah sebesar -35.22 °C, dan nilai effectiveness alat penukar kalor tipe plate

heat exchanger sebesar 95.93% .Dengan performansi sistem yang dilakukan

temperatur evaporasi yang dapat dihasilkan semakin besar siring dengan

bertambahnya laju pengeluaran kalor kondensor HS. Nilai temperatur evaporasi

tertinggi adalah -42.84°C pada saat kecepatan fan tertinggi 2.8 m/s.

Novera Wisda Dewi Astuty, (2017). Mesin penghasil air aki menggunakan

siklus kompresi uap dengan pipa pencurah air berjarak 13 mm antar lubang.

Tujuan penelitian ini adalah merancang sebuah mesin yang dapat membuat air aki

dengan cara yang mudah, membutuhkan waktu yang cepat dan tidak memerlukan

energi yang banyak. Mesin air aki ini bekerja dengan menggunakan siklus

kompresi uap. Komponen utamanya adalah kompresor, kondensor, evaporator,

fan, dan pipa kapiler. Refrigerant yang digunakan adalah jenis R-22. Dari

penelitian didapatkan bahwa a). Jumlah tetesan air yang paling banyak dihasilkan

adalah pada variasi fan bekerja selama 5 menit dan fan berhenti bekerja selama 5

menit dilakukan selama 1 jam serta menggunakan pipa pemancur air yaitu

sebanyak 1333 ml/jam, dan efisiensi mesin siklus kompresi uap paling baik pada

variasi fan bekerja dan mesin bekerja yang dilakukan selama 1 jam serta

menggunakan pipa pemancur air yitu 68,5 %.


45

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Objek Penelitian

Objek penelitian ini adalah mesin destilasi air dari udara yang belum

pernah ada diproduksi sebelumnya. Mesin bekerja menggunakan suklus kompresi

uap seperti tersaji pada Gambar 3.1. Ukuran mesin destilasi air dari udara yaitu,

panjang mesin 120 cm, lebar mesin 120 cm dan tinggi mesin 100 cm.

Gambar 3.1 Skematik mesin destilasi air dari udara

Keterangan pada Gambar 3.1 :

A. Kipas D. Pipa Kapiler

B. Ruang pemampatan udara E. Kompresor dan Kondensor

C. Evaporator F. Gelas ukur

A

C

B

E

D

F

P1(Evap)

P2(Cond)

1

4

3

2


46

3.2. Alur Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian mesin destilasi air dari udara disajikan dalam

Gambar 3.2 sebagai berikut :

Gambar 3.2 Skematik diagram alur penelitian

Ya

Pengolahan Data, Analisis/ Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Melanjutkan variasi

Pengambilan Data

Melakukan pemilihanVariasi

Pemvakuman dan pengisian Refrigerant R-22

Pada Mesin Penangkap Air dari Udara

Persiapan Alat dan Bahan

Perancangan Mesin Penangkap Air dari Udara

Mulai

Uji Coba Tidak Baik

Proses pembuatan mesin destilasi air dari udara

Baik


47

3.3. Variasi Penelitian

Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kecepatan putar kipas pada titik

A, yang berada didepan evaporator. Jumlah kipas ada : 2.

a. Kecepatan putar kipas 2600 rpm.

b. Kecepatan putar kipas 2400 rpm.

c. Kecepatan putar kipas 2100 rpm.

3.4. Peralatan dan Bahan yang Dibutuhkan

Dalam proses pembuatan mesin destilasi air dari udara menggunakan siklus

kompresi uap diperlukan beberapa alat dan bahan.

3.4.1. Alat

Peralatan yang dipergunakan dalam membuat mesin penghasil air dari udara

antara lain :

a. Bor Listrik

Bor listrik digunakan untuk membuat lubang pada triplek untuk tempat

pemasangan kipas dan untuk pemasangan engsel pada pintu mesin destilasi air.

b. Palu

Palu digunakan untuk memukul paku dalam pemasangan rangka dan tutup

mesin penangkap air dari udara

Gambar 3.4. Bor listrik Gambar 3.5. Palu


48

c. Obeng

Obeng digunakan untuk mengencangkan skrup (+) dan (-) pada proses

perakitan mesin, pemasangan kipas dan pemasangan engsel pintu.

Gambar 3.6. Obeng (+) dan (-)

d. Pisau Cutter

Pisau cutter digunakan untuk memotong double tip, dan styrofoam

Gambar 3.7 Piasu Cutter

e. Meteran dan Mistar

Meteran digunakan untuk mengukur panjang dan lebar triplek dan panjang

kayu untuk membuat rangka mesin. Sedangkan mistar digunakan untuk mengukur

styrofoam.

Gambar 3.8 Meteran dan Mistar


49

f. Gergaji Kayu

Gergaji kayu digunakan untuk memotong triplek, dan kayu balok untuk

rangka mesin.

Gambar 3.9. Gergaji kayu

g. Kunci Pas dan Ring

Kunci pas dan ring digunakan untuk mengencangkan baut dalam proses

perakitan mesin.

Gambar 3.10. kunci pas dan ring

h. Tube Cutter

Tube Cutter digunakan untuk memotong pipa tembaga agar hasil potongan

pada pipa rapi untuk mempermudah proses penyambungan.

Gambar 3.11 Tube Cutter


50

i. Tang

Tang digunakan untuk memotong dan mengencangkan sambungan kabel

Gambar 3.12 Tang

j. Tube Expander

Tube Expander digunakan untuk memperbesar diameter ujung piapa

tembaga agar pipa tembaga dapat disambungkan dengan baik.

Gambar 3.13. Tube Expander

k. Gas las Hi-Cook

Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa tembaga pada setiap

komponen mesin penangkap air dari udara.

Gambar 3.14 las Hi-cook


51

3.4.2. Bahan

a. Balok kayu

Balok kayu digunakan sebagai bahan pembuatan rangka mesin destilasi air

dari udara. Jenis kayu yang digunakan adalah kayu kalimantan,ukuran dari kayu

yaitu panjang 4 meter, lebar dan tebal 4cm x 3cm.

Gambar 3.15 Balok Kayu

b. Triplek

Triplek digunakan sebagai penutup (casing mesin destilasi air dari udara).

Ukuran triplek yang digunakan: panjang 210 cm, lebar 90 cm dan tebal 12 mm.

Gambar 3.16 Triplek

c. Engsel dan Skrup

Engsel dan sekrup digunakan untuk menyatukan pintu dengan rangka mesin

penangkap air dari udara.

d. Paku

Paku digunakan untuk menyatukan rangka dan triplek agar kokoh.


52

Gambar 3.17 Engsel dan skrup Gambar 3.18 Paku

e. Double tip dan styrofoam

Double tip dan styrofoam digunakan untuk menutup celah-celah antara kayu

dan triplek.

Gambar 3.19 Double tip dan styrofoam

f. Lakban

Lakban digunakan untuk mengisolasi sambungan antar kabel, agar aman.

Gambar 3.20 Lakban


53

g. Kompresor

Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk menaikkan tekanan

refrigerant dan mensirkulasikannya keseluruh komponen dari siklus kompresi uap

melalui pipa-pipa tembaga dengan cara menghisap dan memompa refrigerant.

Jenis kompresor yang digunakan adalah jenis Rotary dengan daya 1 PK, tegangan

yang digunakan adalah 220 V, dan arus pada kompresor adalah 3,4 A.

Gambar 3.21 Kompresor

h. Kondensor

Kondensor berfungsi untuk mendinginkan gas refrigerant yang memiliki

tekanan tinggi dan temperatur tinggi setelah melewati kompresor. Di kondensor,

refrigerant akan mengalami proses kondensasi yang menyebabkan terjadinya

perubahan fase refrigerant, dari bentuk gas menjadi bentuk cair. Spesifikasi

kondensor : Jumlah sirip 135 sirip, bahan pipa tembaga, diameter pipa 0,4 in =

1,016 cm, bahan sirip alumunium, ukuran p x l x t = 58 cm x 20 cm x 35 cm.

.

Gambar 3.22 Kondensor.


54

i. Evaporator

Setelah refrigerant melewati pipa kapiler maka selnjutnya akan menuju ke

evaporator. Fungsi dari evaporator yaitu untuk menyerap panas, refrigerant yang

melewati evaporator ini akan menyerap panas dari udara yang dihembuskan oleh

komponen blower. Sehingga udara yang dihembuskan oleh blower setelah

melewati evaporator akan bersuhu dingin. Karena refrigerant tadi menyerap panas

dari udara maka bentuk refrigerant setelah keluar dari evaporator akan berubah

dari yang berbentuk cair menjadi gas. Jenis evaporator yang digunakan adalah

jenis evaporator bersirip spesifikasinya: Bahan pipa tembaga, diameter pipa 0,4

in, bahan sirip alumunium tebal sirip 1 mm, ukuran p x l x t = 84 cm x 17 cm x 18

cm .

Gambar 3.23 Evaporator

j. Pipa kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigerant dan mengatur

aliran refrigerant meuju evaporator. Fungsi utama pipa kapiler menghubungkan

dua bagian tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah.

Refrigerant bertekanan tinggi sebelum melewati pipa kapiler akan diubah atau

diturunkan tekanannya. Penurunan tekanan refrigerant menyebabkan terjadinya


55

penurunan suhu, pada bagian inilah refrigerant mencapai suhu terendah (dingin).

Spesifikasinya: Panjang pipa kapiler 40 cm, Diameter pipa 0,6 mm = 0.06 cm,

bahan pipa tembaga.

k. Filter (saringan)

Filter (saringan) adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring kotoran

yang terbawa oleh refrigerant didalam sistem air conditioner sebelum masuk

kedalam pipa kapiler. Filter yang digunakan berdiameter 12 mm dan panjang 8

cm, berbahan tembaga.

Gambar 3.24 Pipa kapiler Gambar 3.25 Filter

l. Refrigerant

Refrigerant merupakan jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin

untuk menyerap panas dari ruangan sehingga udara yang ada diruangan tersebut

menjadi dingin. Refrigerant yang digunakan pada alat ini adalah jenis R-22.

Gambar 3.26 Tabung rerigerant R-22


56

m. Kipas

Kipas yang digunakan pada mesin penangkap air dari udara berjumlah 2

buah, dengan ukuran dan merk yang sama. Semua kipas ditempatkan dibelakang

evaporator.

Spesifikasi kipas yang digunakan:

Jumlah sudu : 3

Diameter : 30 cm

Tegangan : 220 volt

Arus : 0.2A

Daya : 45 Watt

Gambar 3.27 Kipas (fan)

3.4.3. Alat Bantu Penelitian

Dalam proses pengambilan data dalam penelitian ini diperlukan beberapa

alat bantu sebagai berikut :

a. Higrometer

Higrometer digunakan untuk mengukur suhu udara kering dan suhu udara

basah.

b. Thermocouple


57

Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur disetiap bagian yang sudah

ditentukan pada saat penelitian untuk diambil datanya seperti suhu pada

kondensor dan evaporator.

Gambar 3.28 Higrometer Gambar 3.29 Thermocouple

c. Stopwatch

Stopwacth digunakan untuk mengukur selang waktu yang dibutuhkan dalam

pengambilan data selama penelitian berlangsung.

d. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang dihasilkan dari

mesin penangkap air dari udara.

Gambar 3.30 Stopwatch Gambar 3.31 gelas ukur


58

e. Timbangan

Timbangan digunakan untuk mengukur massa air yang dihasilkan mesin

destilasi air dari udara.

Gambar 3.32 Timbangan

f. Tachometer

Tachometer digunakan untuk mengukur rpm kecepatan putaran kipas.

3.5. Proses Pembuatan Mesin Destilasi Air dari Udara

3.5.1. Proses Pembuatan Mesin

Langkah-langkah dalam pembuatan mesin destilasi air dari udara adalah:

a. Mendesain bentuk dan ukuran mesin destilasi air dari udara.

b. Membuat rangka mesin destilasi air dari udara dengan menggunakan balok

kayu.

c. Memasangan komponen utama dari siklus kompresi uap seperti kompresor,

kondensor, evaporator, dan pipa kapiler.

d. Memasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan antar pipa agar semua

komponen dapat terhubung komponen menjadi sebuah sistem.

e. Memasangan set pressure gauge.

f. Memasangan sistem kelistrikan pada mesin destilasi air dari udara.


59

g. Membuatan lubang pada triplek untuk pembuangan udara panas dari

kondensor.

h. Memasangan triplek sebagai casing pada mesin destilasi air dari udara.

i. Membuatan rungan tempat pamampatan udara dengan menggunakan

styrofoam dan lakban.

j. Membuatan tempat untuk pemasangan kipas yang berada dibelakang

evaporator.

k. Memasangan kelistrikan kipas pada mesin destilasi air untuk memampatkan

udara.

3.5.2. Proses Pengisian Refrigerant R-22

Sebelum pengisian refrigerant pada mesin destilasi air dari udara dilakukan

ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan antara lain: (a) Memastikan

tidak ada uap air didalam sistem, karena bila ada uap air maka uap air dapat

membeku di dalam alat ekspansi dan mengakibatkan peyumbatan (moisture

clogging). Oleh sebab itu, uap air ini harus dikeluarkan dahulu dengan cara

pemvakuman. (b) Pengisian Refrigerant.

a. Langkah Pemvakuman

Langkah-langkah pemvakuman dapat dilakukan sebagai berikut:

1. Memasang manifold gauge HP (High pressure) pada saluran Discharge dan

LP (Low presure) pada saluran suction.

2. Menyambungkan hose tengah pada manifold gauge ke saluran hisap pompa

vakum (vacuum pump).

3. Membuka kedua katub pada manifold gauge (HP dan HL).


60

4. Menghidupkan pompa vakum sampai tekanan pada manifold gauge mencapai

-30 in Hg atau minimal sekitar 15 menit.

5. Menutup kedua katup pada manifold gauge dan matikan pompa vakum.

6. Membiarkan kondisi ini minimal 5 menit dan perhatikan tekanan manifold

gauge.

7. Jika terdapat kenaikan tekanan setelah langkah no 6 berarti terjadi kebocoran

sistem, periksa dan perbaiki.

8. Mengulangi langkah pemvakuman 1-8 kembali, hingga tidak terdapat

kebocoran.

b. Mengisi refrigerant R-22

Untuk pengisian refrigerant dapat dilakukan dengan dua kondisi yang

berbeda, yaitu melalui saluran tekanan tinggi dan saluran tekanan rendah.

a) Kondisi Mesin Mati (Mengisi dari saluran tekanan tinggi)

1. Menghubungkan nipple pada tabung R-22 dengan hose tengah pada manifold

gauge.

2. Membalikkan tabung R-22 agar refrigerant yang keluat berupa cairan.

3. Membuka katup tabung R-22 sehingga refrigerant dapat masuk ke hose

tengah ke manifold gauge dengan posisi kedua katup pada manifold gauge

tetap tertutup.

4. Membuka sedikit hose tengah dengan membuang udara yang terdapat pada

hose tengah tersebut kemudian kencangkan kembali.

5. Buka katup manifold gauge sisi HP untuk memasukkan refrigerant dari sisi

tekanan tinggi.


61

6. Menutup katup manifold gauge sisi HP.

b) Kondisi Mesin Hidup ( Mengisi dari saluran tekanan rendah).

1. Memasang kabel listrik pada sumber PLN.

2. Menghidupkan Mesin, dan atur evaporator pada posisi low cool.

3. Tabung refrigerant tidak boleh dibalik agar refrigerant yang keluar berupa

gas.

4. Membuka katup tekanan rendah LP (low pressure), spertiga bagian pada

manifold gauge untuk memasukan refrigerant kedalam sistem.

5. Megamati tekanan pada pressure gauge bila tekanan sudah sesuai maka

refrigerant telah terisi dengan baik dan siap digunakan.

6. Mematikan mesin uji.

3.5.3. Skematik Pengambilan Data

Pemasangan alat ukur pada mesin destilasi air dari udara ditampilkan dalam

Gambar 3.33.

Gambar 3.33 Skematik Pengambilan Data

T(E)

T(A)

a

b

e

f

T(B)

c T(1)

P1(evap)

T(2)

d

T(D)

P2(cond)

Kondensor

Kompresor

Evaporator

4

2

3

1


62

Keterangan Gambar 3.33 Skematik Pengambilan Data

a. T(A)

Hygrometer pada posisi ini berfungsi untuk mengetahui temperatur bola basah

(TwbA) dan temperatur bola kering (TdbA) pada kondisi udara sebelum memasuki

ruang pamampatan.

b. T(B)

Hygrometer pada posisi ini berfungsi untuk mengetahui temperatur bola basah

(TwbB) dan temperatur bola kering (TdbB) di dalam ruang pemampatan udara.

c. T(1)

Thermocouple pada posisi ini berfungsi untuk mengetahui suhu refrigerant

yang keluar dari evaporator menuju ke kompresor.

d. T(2)

Thermocouple pada posisi ini berfungsi untuk mengetahui suhu refrigerant

yang keluar dari kondensor menuju ke pipa kapiler.

e. T(D)

Thermocouple pada posisi ini berfungsi untuk mengetahui suhu udara yang

keluar dari evaporator.

f. T(E)

Thermocouple pada posisi ini berfungsi untuk mengetahui suhu udara yang

keluar dari kondensor.

g. Pevap

Pressure gauge pada posisi ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja

evaporator pada saat mesin penangkap air dari udara bekerja.


63

h. Pkond

Pressure gauge pada posisi ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja

kondensor pada saat mesin destilasi air dari udara bekerja.

3.6. Cara Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan cara mencatat data langsung dari

pengukuran melalui alat bantu yang telah disiapkan. Langkah-langkah

pengambilan data adalah sebagai berikut:

a. Langkah awal dalam pengambilan data dimulai dengan memastikan semua

komponen pada sistem kerja mesin destilasi air dari udara berfungsi dengan

baik.

b. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma.

c. Menyiapkan semua alat bantu pengambilan data seperti Pressure gauge,

Hygrometer dan Thermocouple dan pastikan jumlahnya sesuai dengan

kebutuhan penelitian.

d. Melakukan kalibrasi pada alat ukur yang akan digunakan bila diperlukan.

e. Menempatkan alat bantu penelitian sesuai dengan yang telah titetapkan pada

skematik pengambilan data.

f. Menyalakan mesin destilasi air dari udara.

g. Membiarkan mesin destilasi air dari udara bekerja sekitar 20-30 menit

tujuannya agar kerja dari komponen siklus kompresi uap stabil.

h. Mengecek tekanan pada alat ukur Pressure gauge (P1 dan P2).


64

i. Setelah semua berjalan dengan baik dan mesin destilasi air dari udara bekerja

stabil maka pengambilan data penelitian dapat dilakukan sesuai dengan yang

telah ditetapkan.

j. Data yang harus diambil setiap interval 15 menit yaitu :

TA : Suhu bola kering (TdbA) dan bola basah (TwbA) (oC).

TB : Suhu bola kering (TdbB) dan bola basah (TwbB) (oC).

T1 : Suhu refrigerant yang keluar dari evaporator (oC).

T2 : Suhu refrigerant yang keluar dari kondensor (oC).

TD : Suhu udara yang keluar dari evaporator (oC).

TE : Suhu udara yang keluar dari kondensor (oC).

P1(evap) : Tekanan refrigerant pada evaporator (Psi).

P2(Kond) : Tekanan refrigerant pada kondensor (Psi).

k. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan dengan hasil dari

kalibrasi alat bantu.

Tabel 3.1 Tabel untuk pengambilan data penelitian.

P1 Evap

(Mpa)

P2 Kond

(Mpa)

T1 Evap

(ᵒC)

T2 Kond

(ᵒC) TdbA TwbA TdbB TwbB TdbD TdbE

1 0-15

2 15-30

3 30-45

4 45-60

5 60-75

6 75-90

7 90-105

8 105-120

Jumlah

air (ml)

1(......)

NoWaktu

(menit)

Kecepatan

fan (rpm)

Refrigeran Udara


65

3.7. Cara Mengolah Data

Cara yang digunakan untuk menganalisis dan menampilkan hasil data

penelitian yaitu sebagai berikut :

a. Data yang telah diperoleh dari penelitian dimasukkan ke dalam tabel seperti

Tabel 3.1. Kemudian menghitung rata-rata dari 3 kali percobaan setiap

variasinya.

b. Menggunakan grafik phychrometric chart untuk dapat menghitung massa air

yang berhasil diuapkan.

c. Untuk dapat menggunakan diagram P-h, maka suhu kerja Tevap dan Tkond

harus diketahui terlebih dahulu, dengan cara memasang termokopel dikedua

komponen tersebut.

d. Kemudian mencari tekanan kondensor (Pkond) dan evaporator (Pevap) dengan

menggunakan tabel sesuai jenis refrigerant yang digunakan, berdasarkan suhu

kerja kondensor dan evaporator .

e. Menghitung jumlah kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa

refrigerant (Qin).

f. Menghitung jumlah kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa

refrigerant (Qout).

g. Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigerant

(Win).

h. Mnghitung nilai COPaktual dan COPideal pada mesin penangkap air dari udara.

i. Menghitung efisiensi pada mesin penangkap air dari udara.

j. Menghitung jumlah air yang dihasilkan oleh mesin destilasi air dari udara.


66

k. Menggambarkan data-data yang telah diperoleh dalam bentuk bentuk grafik.

l. Melakukan pembahasan terhadap semua hasil penelitian penelitian untuk

berbagai variasi penelitian.

3.8. Cara Membuat Kesimpulan

Kesimpulan dapat diperoleh melalui pembahasan hasil penelitian yang telah

dilakukan. Pembahasan dilakukan dengan memperhatikan hasil dari peneliti

sebelumnya sebagai perbandingan. Kesimpulan harus menjawab tujuan dari

penelitian yang berlangsung.


67

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PERHITUNGAN SERTA

PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penalitian

Hasil data yang diperoleh melalui penelitian mesin destilasi air dari udara

menggunakan siklus kompresi uap dengan variasi kecepatan kipas 2600 rpm,

2400 rpm dan 2100 rpm antara lain: Tekanan kondensor (Pkond), tekanan

evaporator (Pevap), suhu udara kering dan suhu udara basah di bagian luar mesin

destilasi air dari udara (TA), suhu udara kering dan suhu udara basah setelah di

mampatkan di dalam ruang yang telah dirancang sedemikian rupa pada mesin

destilai air dari udara (TB), suhu udara yang keluar setelah dari evaporator (TD),

suhu udara yang keluar dari kodensor (TE), dan jumlah air yang dihasilkan oleh

mesin destilasi air dari udara. Pengujian di dalam penelitian ini dilakukan

sebanyak 3 kali pada setiap variasinya, dan kemudian menghitung rata-rata dari

setiap variasi tersebut. Selanjutnya data yang telah diperoleh diolah dan dianalisis

menggunakan P-h diagram dan psycrhometric chart. Hasil rata-rata dari setiap

variasi yang dilakukan, disajikan pada : Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.3.


68

Tab

el 4

.1 D

ata

has

il p

enel

itia

n p

ada

kec

epat

an p

uta

ran k

ipas

2600 r

pm


69

Tab

el 4

.2 h

asil

pen

elit

ian

pad

a kec

epat

an p

uta

ran k

ipas

2400 r

pm


70

Tab

el 4

.3 D

ata

has

il p

enel

itia

n p

ada

kec

epat

an p

uta

ran k

ipas

2100 r

pm


71

4.2 Analisis siklus kompresi uap

4.2.1 Diagram P-h

Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat dilakukan setelah membuat

siklus kompresi uap pada diagram P-h berdasarkan data yang telah didapatkan

dan setelah memperoleh nilai entalphi (h1, h2, h3, dan h4), Tkond dan Tevap.

Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan putaran kipas 2600

rpm tanpa subcooling dan tanpa superheating.

Gambar 4.1 merupakan siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan

kecepatan putaran kipas 2600 rpm yang bekerja selama 2 jam. Data yang

diperoleh pada variasi ini digunakan dalam contoh analisis dan perhitungan.

Variabel data yang digunakan dalam menggambar diagram P-h yaitu : suhu kerja

kondensor (Tkond) dan suhu kerja evaporator (Tevap). Sedangkan data yang

didapatkan adalah tekanan kondensor (Pkond), dan tekanan evaporator (Tevap), nilai

Pevap = P1

Pkond = P2

Tevap

Tkond


72

entalpi refrigerant saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigerant saat masuk

kondensor (h2), nilai entalpi refrigerant saat keluar kondensor (h3), nilai entalpi

refrigerant saat masuk evaporator (h4). Nilai-nilai yang diperoleh pada P-h

diagram ialah berdasarkan tabel propertis R-22 dan siklus pada gambar tersebut.

Beberapa data penelitian harus dikonversi mengikuti satuan pada Gambar P-h

diagram yang digunakan.

Untuk mengetahui tekanan kerja evaporator (Pevap), dan tekanan kerja

kondensor (Pkond) dapat diketahui dengan melakukan interpolasi suhu kerja

evaporator dan kondensor pada tabel propertis R-22, namun satuan tekanan yang

diperoleh melalui tabel berbeda dengan satuan tekanan yang terdapat pada

diagram P-h yang digunakan. Tekanan kerja evaporator (Pevap), dan tekanan kerja

kondensor (Pkond) pada tabel menggunakan satuan MPa dan pada diagram P-h

menggunakan satuan bar, maka diperlukan konversi. Jika dikonversikan 1 MPa =

10 bar, maka data penelitian tekanan yang diperoleh stelah diinterpolasi dari tabel

harus dikalikan 10. Dengan kondisi mesin bekerja selama 2 jam pada variasi

kecepatan putaran kipas 2600 rpm, nilai Pkond = 3,243 MPa dan Pevap = 0,660 MPa,

cara mengkonversinya sebagai berikut :

Pkond = 3,243 x 10

= 32,43bar

Pevap = 0,660 x 10

= 6,60 bar

Dari diagram P-h yang telah digambarkan pada Gambar 4.1, dengan variasi

kecepatan putaran kipas 3600 rpm selama 2 jam, didapatkan nilai-nilai entalpi


73

refrigerant pada sistem kompresi uap, kemudian tekanan kerja pada kondensor

dan tekanan kerja pada evaporator.

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan tekanan kerja evaporator, dan tekanan kerja

kondensor.

No Jenis Variasi

Tekanan (bar) Suhu (ᵒC)

P1

evap

P2

kond

T1

evap

T2

kond

1 Kecepatan putaran kipas 2100 rpm 6,670 32,96 9,7 74,5



Tabel 4.8 Data hasil perhitungan tekanan kerja

No Jenis Variasi h1

(kJ/kg)

h2

(kJ/kg)

h3

(kJ/kg)

h4

(kJ/kg)


2 Kecepatan putaran kipas 2400 rpm 405 449,8 302,3 302,3


4.2.2 Perhitungan pada diagram P-h

Pada digram P-h didapatkan beberapa data yang digunakan untuk

mengetahui energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant

(Qin), energi kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigerant

(Qout), kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win), COPaktual , COPideal,

efisiensi siklus kompresi uap ( η ) dan laju aliran massa refrigerant (m). Contoh

perhitungan diambil dari data variasi kecepatan putaran kipas 2600 rpm yang

bekerja selama 2 jam.


74

a. Energi kalor yang diserap evaporator perstuan massa refrigerant (Qin)

Perhitungan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrigerant menggunakan Persamaan (2.7).

Qin = h1 – h4

Diketehui pada P-h diagram nilai h1 = 403,3 kJ/kg dan h3 = 300,2 kJ/kg, maka :

Qin = (403,3 – 300,2) kJ/kg

Qin = 103,1 kJ/kg

Hasil perhitungan data lainnya dengan cara yang sama disajikan dalam Tabel 4.9

Tabel 4.9 Hasil perhitungan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrigerant (Qin).

No Jenis Variasi Qin (kJ/kg)

1 Kecepatan putaran kipas 2100 rpm 102,6



b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigerant (Qout)

Perhitungan energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa

refrigerant (Qout), menggunakan Persamaan (2.6).

Qout = h2 – h3

Diketahui pada P-h diagram nilai h2 = 447,8 kJ/kg dan h3 = 300,2 kJ/kg, maka :

Qout = 447,8 – 300,2 kJ/kg

Qout = 147,6 kJ/kg



75

Tabel 4.10 Hasil perhitungan energi kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigerant (Qout).

No Jenis Variasi Qout (kJ/kg)




c. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win).

Perhitungan kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win), dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.5).

Win = h2 – h1

Diketahui pada P-h diagram nilai h2 = 447,8 kJ/kg dan h3 = 403,3 kJ/kg, maka :

Win = 447,8 – 403,3 kJ/kg

Win = 44,5 kJ/kg


Tabel 4.11 Hasil perhitungan kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa

refrigerant (Win).

No Jenis Variasi Win (kJ/kg)




d. COPaktual (Coefficient of performance)

COP dari mesin siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan

Persamaan (2.8).

COP aktual = 𝑄𝑖𝑛

𝑊𝑖𝑛


76

Pada perhitungan sebelumnya didapatkan bahwa nilai Qin = 103,1 kJ/kg dan nilai

Win = 44,5 kJ/kg, maka :

COP aktual = 103,1

44,5

COPaktual = 2,317


Tabel 4.12 Hasil perhitungan COPaktual

No Jenis Variasi COPaktual




e. Dari tabel pengambilan data telah didapatkan nilai Tevap = 9,0 ˚C dan Tkond =

73,43 ˚C. Dalam perhitungan COPideal satuan suhu yang digunakan adalah kelvin

(K), maka diperlukan konversi. Cara mengkonversi satuan ˚C ke K adalah sebagai

berikut :

Tevap = 9,0 ˚C + 273 K

= 282,0 K

Tkond = 73,8 ˚C + 273 K

= 346,8 K

Maka COPideal dapat dihitung dengan Persamaan (2.9).

COPideal = 𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝

𝑇𝑘𝑜𝑛𝑑 −𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝


77

COPideal = 282,0

346,8−282,0

COPideal = 4,349


Tabel 4.13 Hasil perhitungan COPideal

No Jenis Variasi COP ideal




f. Efisiensi siklus kompresi uap ( η ).

Evisiensi mesin siklus kompresi uap adalah persentase perbandingan antara

COPaktual dengan COPideal dan dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.10).

η = 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑥 100%

Pada perhitungan sebelumnya telah didapatkan bahwa nilai COPaktual = 2,317 dan

nilai COPideal = 4,349.

η = 2,317

4,349 𝑥 100 %

η = 53,27 %


Tabel 4.14 Hasil perhitungan efisiensi pada siklus komresi uap ( η ).

No Jenis Variasi Efisiensi (%)





78

4.3 Pshycrometric Chart

4.3.1 Data Pshycrometric Chart

Dalam menggambar pshycrometric chart, ada beberapa variabel data yang

diperlukan, yang diperoleh dari data hasil penelitian, antara lain : suhu udara

kering (Tdb) A, dan suhu udara basah (Twb) A di lingkungan luar mesin destilasi

air dari udara, kemudian suhu udara kering (Tdb) B dan suhu udara basah (Twb) B

seteah dimampatkan di dalam ruang pemampatan pada mesin mesin destilasi air

dari udara, suhu udara keluar dari evaporator (TD), suhu udara keluar kondensor

(TE), suhu kerja pada evaporator (Tevap) dan suhu kerja pada kondensor (Tkond).

Gambar 4.2 Proses-proses udara pada mesin destilasi air pada psychrometric chart


79

Data yang diperoleh dari psychrometric chart, antara lain : entalpi (h),

kelembaban relatif (RH), pertambahan specific humidity (∆w), dan volume

spesifik (v). Tabel 4.15 sampai Tabel 4.18 akan menampilkan data yang diperoleh

pada setiap variasi yang dilakukan.


rpm bekerja selama 2 jam.

TITIK RH

%

v

(m3/kgudara)

wBC

(kgair/kgudara)

wDE

(kgair/kgudara)

T1

Evap

(ᵒC)

T1

Evap

(ᵒC)

A 77 0,860

0,0160 0,0125 9,7 74,5

B 74 0,864

C 100 0,857

D 100 0,840

E 26 0,907

Tabel 4.16 Data psychrometric chart pada variasi kecepatan kipas putaran 2400


TITIK RH % v

(m3/kgudara)

wBC

(kgair/kgudara)

wDE

(kgair/kgudara)

T1

Evap

(ᵒC)

T1

Evap

(ᵒC)

A 88 0,860

0,0164 0,0126 9,8 74,8

B 86 0,864

C 100 0,850

D 100 0,840

E 27 0,903


80

Tabel 4.17 Data psychrometric chart pada variasi kecepatan kipas putaran 2600


TITIK RH % v

(m3/kgudara)

wBC

(kgair/kgudara)

wDE

(kgair/kgudara)

T1

Evap

(ᵒC)

T1

Evap

(ᵒC)

A 97 0,855

0,0166 0,0122 9,0 73,8

B 92 0,860

C 100 0,857

D 100 0,837

E 26 0,907

4.3.2 Perhitungan pada Psychrometric chart.

Berdasarkan data yang telah diperoleh melalui psychrometric chart maka

dapat diketahui nilai laju aliran massa air yang diembunkan (mair), laju aliran

massa udara (mudara), dan kecepatan aliran udara (��). Contoh perhitungan menggunakan

data pada variasi kecepatan putaran kipas 2100 rpm yang bekerja selama 2 jam.

a. Laju aliran massa air yang diembunkan (mair)

Laju aliran massa air yang diembunkan dihitung dengan Persamaan (2.1)

𝑚 𝑎𝑖𝑟 =𝑚 𝑎𝑖𝑟

𝛥𝑡

𝑚 𝑎𝑖𝑟 =4,076 kg

2 jam

= 2,038 kgair/jam

b. Laju aliran massa udara (mudara)

Untuk mengetahui laju aliran massa udara, perlu diketahui terlebih dahulu

nilai pertambahan spesifik/specific humidity (∆w), menggunakan Persamaan (2.2).


81

∆w = wBC - wDE

= 0,0160 – 0,0125

= 0,0035 kgair/kgudara

Setelah nilai laju aliran massa air yang diembunkan (mair) dan pertambahan

spesifik/specific humidity (∆w) di ketahui, maka dapat dihitung nilai laju aliran

massa udara (mudara), dengan Persamaan (2.3).

��𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =ṁ𝑎𝑖𝑟

wBC − wDE

=2,038 kg𝑎𝑖𝑟/jam

0,0035 kg𝑎𝑖𝑟/kg𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

= 582,2 kg udara/jam

c. Debit aliran udara (��).

Debit aliran udara (��), dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.4, setelah

diketahui nilai (mudara), pada perhitungan sebelumnya 582,2 kgudara/jam dan nilai

𝜌udara: Massa jenis udara (1,2 kgudara / m3).

�� = 𝑚 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

= 582,2 kg𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎/jam

1,2 kg𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎/m3

= 485,16 m3/ jam


82

Tabel 4.18 Merupakan data perbandingn hasil perhitungan pada Psychrometric

chart dari semua variasi yang dilakukan di dalam peneltian.

No Jenis Variasi m air

(kgair/jam) ∆w

(kgair/kgudara)

m udara

(kgudara/jam)

1 Kecepatan putaran

kipas 2100 rpm 2,0380 0,0035 582,29 485,24

2 Kecepatan putaran

kipas 2400 rpm 2,2465 0,0038 591,18 492,65

3 Kecepatan putaran

kipas 2600 rpm 2,6375 0,0044 599,43 499,53

4.4 Pembahasan

Pembahasan akan dijelaskan disertai dengan menampilkan gambar dalam

bentuk diagram batang dan grafik, sesuai dengan data-data yang diperoleh melalui

penelitian, untuk mempermudah analisa dan pemahaman informasi.

4.4.1 Pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap kinerja mesin siklus

kompresi uap.

Dari data penelitian yang telah didapat menunjukkan bahwa, adanya

pengaruh kecepatan putaran kipas, terhadap performansi dari mesin siklus

kompresi uap. Hal tersebut dapat dilihat berdasarkan besarnya jumlah nilai kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant (Qin). Nilai kaor yang

dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigerant (Qout). Besarya kerja yang

dilakukan oleh kompresor persatuan massa refrigerant (Win). Nilai COPaktual,

COPideal dan efisiensi.


83

Gambar 4.3 Kalor yang diserap evaporator, pada semua variasi penelitian(Qin).

Pada Gambar 4.3 menunjukkan energi kalor yang diserap evaporator paling

besar yaitu (103,1 kJ/kg) terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas 2600 rpm,

dan paling rendah (102,6 kJ/kg) pada variasi kecepatan putaran kipas 2100 rpm.

Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan putaran kipas maka aliran

udara juga semakin cepat dan berpengaruh terhadap nilai kalor yang dihasilkan.

Peningkatan kalor terjadi akibat adanya proses pemampatan udara, yang

dilakukan di dalam ruang pemampatan. Sehingga evaporator akan lebih banyak

menyerap energi kalor dari udara pada variasi tersebut.


84

Gambar 4.4 Kalor yang dilepas kondensor, pada semua variasi penelitian (Qout).

Gambar 4.5 Kerja kompresor pada semua variasi penelitian (Win).

Pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa energi kalor yang di lepas kondensor

paling tinggi yaitu (147,6 kJ/kg) terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas 2600

rpm, dan paling rendah (147,2 kJ/kg) terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas


85

2100 rpm. hal ini sesuai dengan jumlah besarnya perubahan suhu kondensor dan

evaporator terhadap variasi yang dilakukan.

Pada Gambar 4.5 menunjukkan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor

paling tinggi yaitu (44,8 kJ/kg) terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas 2400

rpm, dan paling rendah (44,5 kJ/kg) terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas

2600 rpm. Hal ini dikarenakan pengaruh perbedaan suhu kerja kondensor dan

suhu udara lingkungan. Data tersebut mengindikasikan bahwa daya yang

dibutuhkan kompresor untuk mensirkulasikan refrigerant pada sistem siklus

kompresi uap disemua variasi cenderung sama.

Gambar 4.6 Perbandingan nilai (COPactual) pada semua variasi penelitian.

Pada Gambar 4.6 memperlihatkan perbandingan nilai COPactual pada

semua variasi, dimana nilai COP paling tinggi yaitu (2,317) terjadi pada variasi

kecepatan putaran kipas 2600 rpm, dan paling rendah (2,292) pada kecepatan


86

putaran kipas 2400 rpm. COPactual adalah COP yang sebenarnya dilakukan oleh

mesin siklus kompresi uap, dimana nilai energi kalor yang diserap oleh

evaporator, dibandingkan dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor.

Maka nilai COPactual sangat dipengaruhi oleh kondisi mesin siklus kompresi uap

dan juga nilai entalpi yang diperoleh melalui pengamatan pada diagram p-h

berdasarkan data-data yang didapat selama penelitian berlangsung.

Gambar 4.7 Perbandingan nilai (COP ideal) pada semua variasi penelitian.

Pada Gambar 4.7 memperlihatkan perbandingan nilai COPideal pada semua

variasi, dimana nilai COP paling tinggi yaitu (4,366) terjadi pada variasi

kecepatan putaran kipas 2100 rpm, dan paling rendah (4,349) pada kecepatan

putaran kipas 2600 rpm. COPideal adalah COP yang dipengaruhi oleh suhu

evaporasi dan suhu kondensasi. Maka besar kecilnya nilai COPideal tergantung dari

hasil data penelitian berapa suhu kerja evaporator dan berapa suhu kerja

kondensor di setiap variasi yang dilakukan.


87

Gambar 4.8 Perbandingan nilai efisiensi pada semua variasi penelitian.

Pada Gambar 4.8 memperlihatkan perbandingan nilai efisiensi mesin siklus

kompresi uap pada semua variasi, dimana nilai efisiensi mesin paling tinggi yaitu

(53,27 %) terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas 2600 rpm, dan paling

rendah (52,64 %) pada kecepatan putaran kipas 2400 rpm, niai tinggi rendahnya

efisiensi mesin siklus kompresi uap dipengaruhi oleh kondisi mesin, dan juga

berdasarkan nilai COPactual dan COPideal yang dihasilkan.

4.4.2 Pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap kondisi udara

Dalam psychrometric chart, memperlihatkan perbedaan kondisi propertis

udara pada setiap variasi kecepatan putaran kipas yang dilakukan. Berdasarkan

data yang diperoleh dengan meningkatnya kecepatan putaran kipas menunjukkan

peningkatan laju aliran massa udara, kelembaban spesifik udara, laju aliran massa

air, debit aliran udara dan jumlah air yang dihasilkan.


88

Gambar 4.9 Laju aliran massa air (m air), pada semua variasi penelitian.

Gambar 4.10 Pertambahan kelembaban spesifik pada semua variasi penelitian.

Pada Gambar 4.9 memperlihatkan jumlah air yang dihasilkan paling

banyak yaitu (2,6375 kgair/jam) terjadi pada variasi kecepatan kipas 2600 rpm, dan

paling sedikit (2,0380 kgair/jam) pada variasi kecepatan putaran kipas 2100 rpm.


89

Hal ini menunjukkan bahwa meningkatnya kecepatan putaran kipas berbanding

lurus dengan peningkatan laju aliran massa air per jamnya.

Pada Gambar 4.10 menunjukkan nilai pertambahan kelembaban spesifik

paling tinggi yaitu (0,0044 kgair/kgudara) terjadi pada variasi kecepatan putaran

kipas 2600 rpm, dan paling rendah (0,0035 kgair/kgudara) pada variasi kecepatan

putaran kipas 2100 rpm. Pertambahan kelembaban spesifik terjadi karena

meningkatnya volume udara yang disebabkan oleh adanya proses pemampatan

udara dan penambahan kipas yang diletakkan di depan evaporator.

Gambar 4.11 Laju aliran massa udara (m udara), pada semua variasi penelitian.

Tinggi rendahnya nilai (m udara) berdasarkan perbandingan antara jumlah

massa air yang di embunkan dengan jumlah perubahan kelembaban spesifik pada

setiap variasi yang dilakukan. Pada Gambar 4.11 menampilkan nilai laju aliran

udara paling tinggi yaitu (599,43 kgudara/jam), terjadi pada variasi kecepatan


90

putaran kipas 2600 rpm dan paling rendah ( 582,29 kgudara/jam) pada variasi 2100

rpm. Hal ini terjadi karena pengaruh kecepatan putaran kipas yang bekerja secara

konstan di setiap variasi. Maka secara otomatis sulplai udara yang masuk kedalam

mesin siklus kompresi uap juga meningkat sesuai variasi yang dilakukan serta

sangat memungkinkan berbanding lurus dengan nilai laju aliran massa air dan

nilai pertambahan kelembaban spesifik, jika dilihat berdasarkan Gambar 4.9 dan

Gambar 4.10.

Gambar 4.12 Debit aliran udara (��), pada semua variasi penelitian

Pada Gambar 4.12 menampilkan perbandingan debit aliran udara pada

semua variasi. Nilai debit aliran udara didapat berdasarkan perbandingan antara

laju aliran massa udara dengan massa jenis udara itu sendiri. Jika melihat grafik

diatas dapat dipastikan bahwa semakin tinggi kecepatan putaran kipas maka

semakin besar debit aliran udaranya, begitu juga sebaliknya semakin rendah

kecepatan putaran kipas, maka semakin menurun debit aliran udaranya.


91

Gambar 4.13 Perbandingan air yang dihasilkan pada semua variasi penelitian

Pada Gambar 4.13 menunjukkan perbandingan jumlah volume air yang

dihasilkan setiap interval 15 menit, yang dilakukan selama 2 jam pada semua

variasi penelitian. Dimana hasil air paling banyak yaitu (5275 ml), terjadi pada

variasi kecepatan putaran kipas 2600 rpm, dan hasil air paling sedikit (4075 ml),

pada variasi kecepatan putaran kipas 2100 rpm. Data tersebut memperlihatkan

perbedaan yang cukup jelas antar variasi. Semakin tinggi kecepatan putaran kipas

maka jumlah air yang dihasilkan juga meningkat, hal ini disebabkan karena pada

saat kecepatan putaran kipas tinggi suplay udara lingkungan yang masuk kedalam

ruang pemampatan mesin siklus kompresi uap semakin banyak dan berpengaruh

pada peningkatan kelembaban dari udara itu sendiri. Maka jumlah air yang

dihasilkan pun meningkat karena kandungan uap air yang terbawa oleh udara

semakin banyak.


92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian mesin destilasi air dari udara menggunakan siklus

kompresi uap dengan variasi kecepatan putaran kipas, diperoleh beberapa

kesimpulan sebagai berikut:

a. Mesin destilasi air dari udara menggunakan siklus kompresi uap berhasil

dibuat dan mampu bekerja dengan baik sesuai fungsinya.

b. Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin destilasi air dari udara,

maka dapat diketahui karakteristik mesin siklus kompresi uap, meliputi:

1. Besarnya energi kalor yang diserap oleh evaporator per satuan massa

refrigerant (Qin), paling tinggi yaitu 103,1 kJ/kg pada variasi kecepatan

kipas 2600 rpm.

2. Besarnya energi kalor yang di lepas oleh kondensor per satuan massa

refrigerant (Qout), paling tinggi yaitu 147,6 kJ/kg pada variasi kecepatan

putaran kipas 2600 rpm.

3. Besarnya kerja yang dilakukan oleh kompresor (Win), paling tinggi yaitu

44,8 pada variasi kecepatan putaran kipas 2400 rpm.

4. Nilai COPaktual tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin siklus kompresi uap

yaitu sebesar 2,317. Terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas 2600

rpm.


93

5. Nilai COPideal tertinggi yang dapat dicapai oleh mesin siklus kompresi uap

yaitu sebesar 4,366. Terjadi pada variasi kecepatan putaran kipas 2100

rpm.

6. Nilai efisiensi mesin siklus kompresi uap tertinggi, terjadi pada variasi

kecepatan putaran kipas 2600 rpm, yaitu 53,27 % .

c. Melalui variasi kecepatan putaran kipas dan proses pemampatan udara yang

dilakukan pada penelitian, dapat dilihat pertambahan kelembaban spesifik

udara paling tinggi yaitu 0,0044 kgair/kgudara yang terjadi pada variasi

kecepatan putaran kipas 2600 rpm.

d. Jumlah air yang mampu dihasilkan oleh mesin destilasi air dari udara dengan

menggunakan siklus kompresi uap paling banyak yaitu sebesar 2710 ml/jam,

pada variasi kecepatan kipas 2600 rpm.

5.2 Saran

Bersarkan penelitian ini, ada beberapa saran yang dapat dilakukan untuk

pengembangan lebih lanjut pada mesin destilasi air dari udara dengan siklus

kompresi uap:

a. Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap yang lebih maksimal,

pergunakan komponen yang masih baru.

b. Jika ingin memperbanyak jumlah air yang dihasilkan oleh mesin destilasi air

dari udara, pergunakan kipas yang menghasilkan debit aliran udara yang lebih

besar.


94

DAFTAR PUSTAKA

Agung Dwi Perkasa dan Ary Bachtiar Khrisna Putra, (2015). Performansi Sistem

Refrigerasi Cascade Menggunakan MC22 Dan R407F Sebagai Alternatif

Refrigeran Ramah Lingkungan Dengan Variasi Laju Pengeluaran.

Surabaya: Jurnal Teknik, Institut Teknologi Sepuluh November, Vol. 4,

No. 2.

Agus Prasetyo, (2018). Karakteristik mesin penangkap air dari udara yang

menggunakan komponen AC 1,5 PK. Skripsi pada Teknik Mesin USD

Yogyakarta.

Arrad Ghani Safitra dan Ary Bachtiar Khrisna Putra, (2013). Studi Varisi Beban

Pendinginan Di Evaporator Low Stage Sistem Refrigerasi Cascade

Menggunakan Heat Exchanger Tipe Concentric Tube Dengan Fluida

Kerja Refrigeran Musicool-22 Di High Stage Dan R-404a Di Low Stage.

Surabaya: Jurnal Teknik, Institut Teknologi Sepuluh November, Vol. 2,

No. 11

I Gusti Agung Pramacakrayuda, Ida Bagus Adinugraha, dan Hendra Wijaksana,

(2010). Analisis Performansi Sistem Pendingin Ruangan Dikombinasikan

dengan Water Heater. Bukit Jimbaran: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin,

Universitas Udayana, Vol. 4, No 1, April.

Novera Wisda Dewi Astuti, (2017). Mesin penghasil air aki menggunakan siklus

kompresi uap dengan pipa pencurah air berjarak 13 mm antar lubang.

Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta.


95

Appendix B – Log P/h diagram for refrigerant.

https://www.swep.net/refrigerant-handbook/appendix/appendix-b/

Ali Khadafidhin, 27 Januari 2018. Berbagagai cara memanan air dari udara.

https://warstek.com/2018/01/27/survival/

Bidseven 8 pdf, 7 Mei 2017. Pshycrometric chart carrier.

http://cialisnets.info/carrier-psychrometric-chart-pdf-bidseven-8.html

Dewa De, 23 Juni 2016. Fungsi masing-masing komponen pada Ac split.

http://egsean.com/fungsi-masing-masing-komponen-pada-ac-split/

Eddie Wrenn, 30 April 2012. Wind turbine that conjures dringkingf water out of

thin air offer hope to african communities

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2137386/Eole-wind-

turbine-generates-drinking-water-air.html

Tabel Thermodinamic Properties of DuPontTM Freon R-22’’. 27 oktober 2018.

https://www.google.com/search?=tabel/thermodinaic/dupon/R-22/pdf.

Linkedln Learnig, 14 Februari 2015. Psycrometric chart.

https://www.slideshare.net/manojpj77/2-psychrometric-chart

Logan Strain, 2016. Atmospheric water generators can greate water from the air.

https://greenfuture.io/home-and-garden/atmospheric-water-generators/


https://warstek.com/2018/01/27/survival/

http://cialisnets.info/carrier-psychrometric-chart-pdf-bidseven-8.html



https://greenfuture.io/home-and-garden/atmospheric-water-generators/

96

LAMPIRAN

A. Foto alat yang digunakan dalam penelitian.

Gambar. L.1. Tampak belakang mesin penangkap air dari udara

Gambar. L.2. Tampak samping dan depan mesin penangkap air dari udara


97

B. Gambar Diagram p-h pada semua variasi penelitian

Gam

bar

. B

.1.

Dia

gra

m p

-h p

ada

kec

epat

an

puta

ran

kip

as 2

60

0 r

pm


98

Gam

bar

. B

.2. D

iagra

m p

-h p

ada

kec

epat

an p

uta

ran

kip

as 2

400 r

pm


99

Gam

bar

. B

.3. D

iagra

m p

-h p

ada

kec

epat

an p

uta

ran

kip

as 2

100

rpm


100

C. Gambar psychrometric chart pada semua variasi penelitian.

Gam

bar

. C

.1. P

sycr

om

etri

c ch

art

pad

a kec

epat

an p

uta

ran k

ipas

2600 r

pm


101

Gam

bar

. C

.2. P

sych

rom

etri

c ch

art

pad

a kec

epat

an p

uta

ran k

ipas

2400

rpm

rpm


102

Gam

bar

. C

.3. P

sych

rom

etri

c ch

art

pad

a kec

epat

an p

uta

ran k

ipas

2100

rpm


Documents

PENGARUH KECEPATAN PUTARAN KIPAS TERHADAP …