JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH LAJU ALIRAN VOLUMETRIK AIR LAUT TERHADAP UNJUK KERJA UNIT DESALINASI BERBASIS POMPA KALOR DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh : SEPTIAN NUGRAHA NIM. I0406051

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

commit to user


digilib.uns.ac.id

PENGARUH LAJU ALIRAN VOLUMETRIK AIR LAUT TERHADAP UNJUK KERJA UNIT DESALINASI BERBASIS POMPA KALOR DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI

Disusun oleh : Septian Nugraha NIM. I0406051 Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Tri Istanto, ST., MT NIP. 197308202000121001

Wibawa Endra J., ST., MT NIP. 197009112000031001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Jumat tanggal 17 Desember 2010 1. Eko Prasetyo B., ST.,MT NIP. 197109261999031002

…………………………

2. Muhammad Nizam., ST.,MT., Ph D. NIP.197007201999031001

.......................................

3. Rendhy Adhi Rachmanto., ST, MT NIP. 197101192000031001

………………………...

Mengetahui:

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan, ST, MT NIP . 197308041999031001

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT NIP. 197202292000121001 commit to user


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN Kepada mereka yang telah berjasa dalam kehidupanku, kepada mereka aku persembahkan hasil keringat dan kerja kerasku ini yaitu sebuah skripsi yang akan menjadi karya terbesarku selama menempuh jenjang pendidikan S-1 . Mereka adalah : 1. Allah SWT dan Nabi Besar Muhammad SAW. 2. Bapak Koesmartanto dan Ibu Djudjuk Andarwati tercinta, karena beliaulah penulis terlahir di dunia dengan segala kelebihan dan kekurangannya, terima kasih atas segala kasih sayang yang engkau curahkan dan doa yang selalu engkau panjatkan serta restu yang selalu engkau berikan untukku. 3. Adik - Adikku tersayang ( Okky Dwi Cahya Kusuma dan Noval Putranto ) kalian adalah adik – adik yang aku banggakan. 4. My love, Dina Permatasari. You are my “ everything “. 5. Semua orang yang dekat dan kenal dengan penulis (mereka yang pernah bersama memberi pengalaman yang berarti dalam kehidupan penulis).

commit to user


digilib.uns.ac.id

MOTTO “ …Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri…” (Ar- Ra’d) “ Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan “ (Al – Insyirah : 5 – 6) “ Enjoy your life because life is only a one time “ (Septian N.) “Jadi orang itu tidak perlu banyak tahu, yang penting banyak ngerti.” (Wibawa E.J.) “ Don't worry about a thing, 'Cause everything gonna be all right. “ (Bob Marley) “ Kenanglah sahabat kita untuk slamanya “ (Bondan Prakoso) “Tidak penting berapa kali kita gagal, yang paling penting berapa kali kita bangkit dari kegagalan” (Abraham Lincoln) “ Kebersamaan merupakan ikatan keluarga yang tak tergoyahkan “ (Solidarity M Forever) commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur hanya kepada Allah SWT yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, shalawat serta salam untuk Nabi besar Muhammad SAW yang telah menjadi suri tauladan bagi umat manusia. Walaupun berbagai rintangan dan hambatan yang dihadapi selama pembuatannya. Akhirnya atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Tidaklah mungkin menyelesaikan skripsi ini seorang diri. Dengan segala keterbatasan dan kemampuan dalam proses pembuatannya, penulis menyadari bahwa proses pembuatan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan, bantuan, arahan serta dorongan dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada: . 1. Bapak Dody Ariawan, ST., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS Surakarta. 2. Bapak Tri Istanto, ST., MT, selaku Pembimbing I atas bimbingan dan ilmu yang bermanfaat hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 3. Bapak Wibawa Endra Juwana, ST. MT., selaku Pembimbing II yang telah turut serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis. 4. Bapak Wibowo, ST., MT, dan bapak Tri Istanto, ST., MT, selaku Pembimbing Akademis yang telah menggantikan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini. 5. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT., selaku koordinator Tugas Akhir 6. Seluruh Dosen serta Staff di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1. 7. Kedua orang tuaku tercinta (Koesmartanto dan Djudjuk Andarwati) atas segala kasih sayang, pengorbanan dan jasanya yang tak terkira, yang telah memberikan dukungan, semangat, doa yang tulus ikhlas dan kepercayaan kepada penulis untuk mengemban amanah yang mulia ini. 8. Adik - adikku yang sangat aku sayangi (Okky Dwi Cahya K dan Noval Putranto) terima kasih atas doa dan dukungannya. 9. My love, Dina Permatasari. Thanks for “everything”. commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

10. Rekan Seperjuangan Tomi (Gito), Edy (Ged), Adin (Sinyo) yang telah bersama sama mengerjakan penelitian ini dalam suka maupun duka, terima kasih yang tak terkira atas bantuan, semangat, canda tawa dari kalian semua. 11. Rekan rekan Teknik Mesin semua, khususnya angkatan 2006 terima kasih atas kebersamaan selama ini. 12. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang telah membantu pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini.Ahirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Surakarta,26 November 2010

Penulis

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI

Halaman Abstrak ............................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii Daftar Isi ............................................................................................................. x Daftar Tabel ....................................................................................................... xii Daftar Gambar ................................................................................................... xiii Daftar Persamaan ............................................................................................... xv Daftar Notasi ..................................................................................................... xvi Daftar Lampiran ............................................................................................... xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ................................................................. 1 1.2. Perumusan Masalah ....................................................................... 2 1.3. Batasan Masalah ............................................................................ 3 1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ...................................................... 4 1.5. Sistematika Penulisan ................................................................... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................ 5 2.2. Dasar Teori .................................................................................... 6 2.2.1. Desalinasi (Desalination) ..................................................... 6 2.2.2. Teknologi desalinasi ............................................................. 6 2.2.3. Pompa kalor ( heat pump ) ................................................. 15 2.2.4. Siklus Kompresi Uap Standar ............................................ 17 2.2.5. Siklus Kompresi Uap Aktual ............................................. 19 2.2.6. Psikrometrik ....................................................................... 21 2.2.6.1. Proses-proses yang terjadi pada udara dalam diagram psikrometrik ............................................ 23 2.2.6.1.1. Pemanasan (heating) ............................. 23 2.2.6.1.2. Pendinginan (cooling) ........................... 23 2.2.6.1.3. Humidifikasi .......................................... 24 2.2.6.1.4. Dehumidifikasi ...................................... 27 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Lokasi Penelitian .......................................................................... 30 3.2. Bahan Penelitian .......................................................................... 30 3.3. Alat Penelitian .............................................................................. 30 3.4. Peralatan Pendukung ..................................................................... 44 3.5. Prosedur Penelitian ...................................................................... 47 3.4.1. Tahap Persiapan ................................................................ 48 3.4.2. Tahap Pengujian ................................................................ 48 3.6. Analisis Data ................................................................................ 49 3.7. Diagram Alir Penelitian ............................................................... 50 BAB IV DATA DAN ANALISIS 4.1. Data Penelitian ............................................................................. 51 4.1.1. Data temperatur dan tekanan pada sistem .......................... 52 4.1.2. Data volume air tawar yang dihasilkan untuk seluruh laju aliran volumetrik air to lautuser ................................................... 53 commit

x


digilib.uns.ac.id

4.1.3. Proses yang terjadi pada unit desalinasi berbasis pompa kalor menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ................................................................... 53 4.1.4. Menghitung COP˺.1 ˺ ........................................................ 55 4.1.5. Perhitungan volume air tawar yang dihasilkan ................... 57 4.1.6. Perhitungan penambahan massa uap total setelah melewati humidifier ........................................................... 60 4.2. Analisis Data ................................................................................ 61 4.2.1. Pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap produksi air tawar yang dihasilkan ................................... 61 4.2.2. Pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap ư Ɗ . 63 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan .................................................................................. 65 5.2. Saran ............................................................................................. 65 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 66 LAMPIRAN ........................................................................................................ 67

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1. Hasil pengujian kadar garam air laut yang digunakan ....................... 30 Tabel 3.2. Spesifikasi pompa Moswell Model 125C .......................................... 38 Tabel 4.1. Hasil pengujian kadar garam air laut sebelum proses desalinasi ...... 52 Tabel 4.2. Hasil pengujian salinitas air tawar setelah proses desalinasi ............. 52 Tabel 4.3. Volume air tawar yang dihasilkan untuk seluruh variasi laju aliran volumetrik........................................................................................... 53 Tabel 4.4. Data proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20 variasi laju aliran volumetrik 100 l/jam ............................................. 54 Tabel 4.5. COPaktual untuk variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam ....... 56 Tabel 4.6. COPaktual untuk seluruh variasi laju aliran volumetrik air laut .......... 57 Tabel 4.7. Volume air tawar hasil perhitungan untuk variasi laju aliran volumetrik 100 l/jam .......................................................................... 59 Tabel 4.8. Volume air tawar hasil perhitungan untuk seluruh laju aliran volumetri air laut ................................................................................ 59 Tabel 4.9. Penambanhan massa uap total setelah melewati humidifier untuk seluruh laju aliran volumetrik air laut .............................................. 61 Tabel 4.10. Pengurangan massa uap total setelah melewati dehumidifier untuk seluruh variasi laju aliran volumetrik air laut ..................................... 61

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Multi-stage flash distillation ........................................................... 8 Gambar 2.2. Penyulingan multi-efek ................................................................. 10 Gambar 2.3. Penyulingan dengan tekanan uap .................................................. 11 Gambar 2.4. Desalinasi dengan osmosis balik ................................................... 12 Gambar 2.5. Desalinasi dengan penguapan efek tunggal .................................. 13 Gambar 2.6. Desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi ..................... 13 Gambar 2.7. Sistem desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi berbasis pompa kalor ....................................................................... 14 Gambar 2.8. Humidifier ...................................................................................... 15 Gambar 2.9. Kemungkinan kombinasi dari sistem RE untuk diaplikasikan ke sistem desalinasi .............................................................................. 16 Gambar 2.10. Siklus dasar pompa kalor ............................................................ 16 Gambar 2.11. Komponen pompa kalor pada proses pemanasan ....................... 17 Gambar 2.12. Komponen pompa kalor pada proses pendinginan ..................... 17 Gambar 2.13. Siklus kompresi uap standar ........................................................ 18 Gambar 2.14. Siklus kompresi uap aktual dan standar ...................................... 20 Gambar 2.15. Diagram psikrometrik ................................................................. 21 Gambar 2.16. Proses pemanasan udara dalam diagram psikrometrik ............... 23 Gambar 2.17. Proses pendinginan udara dalam diagram psikrometrik .............. 23 Gambar 2.18. Proses humidifikasi ..................................................................... 24 Gambar 2.19. Proses humidifikasi dalam diagram psikrometrik ........................ 24 Gambar 2.20. Proses heating and humidification dalam diagram psikrometrik. 25 Gambar 2.21. Proses cooling and humidification dalam diagram psikrometrik. 25 Gambar 2.22. Proses dehumidifikasi ................................................................. 27 Gambar 2.23. Proses dehumidifikasi dalam diagram psikrometrik .................... 27 Gambar2.24. Proses heating and dehumidification dalam diagram psikrometrik ................................................................................... 28 Gambar2.25. Proses cooling and dehumidification dalam diagram psikrometrik ................................................................................... 28 Gambar 3.1. Refrigeran HFC 134-a ................................................................... 30 Gambar 3.2. Skema unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ................. 31 Gambar 3.3. Gambar 3D unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ................. 32 Gambar 3.4. Unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi ....................................... 33 Gambar 3.5. Kompresor ...................................................................................... 33 Gambar 3.6. Kondensor ...................................................................................... 34 Gambar 3.7. Receiver ......................................................................................... 34 Gambar 3.8. Katup ekspansi .............................................................................. 35 Gambar 3.9. Evaporator ...................................................................................... 35 Gambar 3.10. Motor listrik 3 HP ....................................................................... 35 Gambar 3.11. Pressure gauge ............................................................................ 36 Gambar 3.12. Humidifier ................................................................................... 36 commit to user Gambar 3.13. Dehumidifier ............................................................................... 37

xiii


digilib.uns.ac.id

Gambar 3.14. Sprinkler ....................................................................................... 37 Gambar 3.15. Fan aksial .................................................................................... 37 Gambar 3.16. Pompa sentrifugal......................................................................... 38 Gambar 3.17. Thermokopel tipe T ..................................................................... 38 Gambar 3.18. Pemasangan termokopel tipe T pada pipa ................................... 39 Gambar 3.19. Display Termokopel .................................................................... 39 Gambar 3.20. Flowmeter refrigerant .................................................................. 40 Gambar 3.21. Thermostat ................................................................................... 40 Gambar 3.22. Thermostat kompresor ................................................................ 40 Gambar 3.23. Relay atau kontaktor ................................................................... 41 Gambar 3.24. Thermometer ............................................................................... 41 Gambar 3.25. Power supply swithcing ciruit ..................................................... 41 Gambar 3.26. Timbangan digital ....................................................................... 42 Gambar 3.27. Stopwatch .................................................................................... 42 Gambar 3.28. Gelas ukur ................................................................................... 42 Gambar 3.29. Pemanas air elektrik .................................................................... 43 Gambar 3.30. Bak penampung air laut .............................................................. 43 Gambar 3.31. Bak penampung air tawar (fresh water tank) .............................. 43 Gambar 3.32. Katup bola (ball valve) ................................................................. 44 Gambar 3.33. Rotameter ..................................................................................... 44 Gambar 3.32. Alat Pendukung Dalam Sistem Desalinasi ................................... 45 Gambar 4.1. Data temperatur udara pada menit ke 20 variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam ........................................................ 51 Gambar.4.2. Data temperatu dan tekanan sistem pompa kalor pada menit ke 20 variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam........................ 52 Gambar 4.3. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20 variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam ....................................... 54 Gambar 4.4. Diagram p-h siklus aktual ............................................................. 55 Gambar 4.5 Grafik akumulasi produksi air tawar terhadap waktu dengan variasi laju aliran volumetrik air laut ............................................ 62 Gambar 4.6. Grafik penambahan massa uap air total terhadap waktu dengan variasi laju aliran volumetrik air laut ............................................ 63 Gambar 4.7 Grafik COP HP aktual terhadap waktu dengan variasi laju aliran volumetrik air laut.............................................................................. 64

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id DAFTAR PERSAMAAN

Halaman Persamaan (2.1) COP ideal Heat Pump ............................................................. 18 Persamaan (2.2) COP aktual Heat Pump ........................................................... 20 Persamaan (2.3) Laju aliran massa refrigeran aktual ......................................... 20 Persamaan (2.4) Kapasitas panas yang dilepas .................................................. 20 Persamaan (2.5) Kenaikan entalpi udara spesifik .............................................. 26 Persamaan (2.6) Kenaikan entalpi udara total ................................................... 26 Persamaan (2.7) Penambahan kadar uap air (moisture content) ........................ 26 Persamaan (2.8) Penambahan massa uap air total (moisture content) ............... 26 Persamaan (2.9) Jumlah kalor yang dilepas selama proses ............................... 26 Persamaan (2.10) laju aliran massa uap air ........................................................ 26 Persamaan (2.11) entalpi spesifik dari uap air .................................................... 26 Persamaan (2.12) Penurunan entalpi udara ........................................................ 29 Persamaan (2.13) Penurunan kadar uap air (moisture content) ......................... 29 Persamaan (2.14) Jumlah kalor yang dilepas udara selama proses .................... 29 Persamaan (2.15) Laju aliran massa udara ......................................................... 29 Persamaan (2.16) Massa air tawar yang dihasilkan selama proses ..................... 29

commit to user

xv


digilib.uns.ac.id DAFTAR NOTASI

A COPaktual COPHP ℎF ℎ ℎ ℎ h2 ℎ h3 ℎ ƦƼ F

Qkond

Wkomp

ΔH Δh Δw kering) ΔW

= luas penampang saluran = koefisien prestasi aktual = koefisien prestasi ideal = entalpi spesifik dari uap air = entalpi refrigeran keluar evaporator = entalpi udara masuk humidifier = entalpi udara keluar humidifier = entalpi gas refrigeran pada tekanan keluar kompresor = entalpi refrigeran masuk kondensor = entalpi refrigeran pada tekanan keluar kondensor = entalpi udara keluar dehumidifier = laju aliran massa udara = laju aliran massa refrigeran = massa air tawar yang dihasilkan selama proses = debit aliran refrigeran

(m2)

(kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kg/s) (kg/s) (kg) (m3/s)

= kalor yang dilepas oleh kondensor (kW) = jumlah kalor yang dilepas selama proses (kW) = jumlah kalor yang dilepas udara selama proses (kW) = kecepatan udara (m/s) = rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator (kg/kg) = rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator (kg/kg) = daya kompresor (kW) = rasio kelembaban udara masuk humidifier (kg uap air/kg udara kering) = rasio kelembaban udara keluar humidifier (kg uap air/kg udara kering) = rasio kelembaban udara keluar humidifier (kg uap air/kg udara kering) = kenaikan entalpi udara total (kJ/kg) = kenaikan entalpi udara spesifik (kJ/kg) = penambahan kadar uap air (kg uap air/kg udara = penambahan massa uap air total = densitas 3 (kg/m ) = massa 3 (kg/m ) = (jam/hari)

commit to user

xvi

(kg/s) refrigeran jenis

udara periode


digilib.uns.ac.id DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN 1. DATA VARIASI LAJU ALIRAN VOLUMETRIK AIR LAUT 100 L/JAM ............................................................................................. 68 Tabel 1. Data sistem heat pump................................................................. 68 Tabel 2. Perhitungan COP hp aktual ......................................................... 68 Tabel 3. Data pencatatan produksi air aktual dan temperatur udara di dalam duct ................................................................................... 69 Tabel 4. Volume air tawar hasil perhitungan ............................................ 69 Gambar 1. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang terjadi pada variasi laju aliran volumetrik 100 l/jam ...................................... 70 Tabel 5. Penambahan massa uap total ....................................................... 70 LAMPIRAN 2. DATA VARIASI LAJU ALIRAN VOLUMETRIK AIR LAUT 150 L/JAM .............................................................................................. 71 Tabel 6. Data sistem heat pump ................................................................ 71 Tabel 7. Perhitungan COP hp aktual ......................................................... 71 Tabel 8. Data pencatatan produksi air aktual dan temperatur udara di dalam duct ................................................................................... 72 Tabel 9. Volume air tawar hasil perhitungan ............................................ 72 Gambar 2. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang terjadi pada variasi laju aliran volumetrik 150 l/jam ...................................... 73 Tabel 10. Penambahan massa uap total ..................................................... 73 LAMPIRAN 3. DATA VARIASI LAJU ALIRAN VOLUMETRIK AIR LAUT 200 L/JAM .............................................................................................. 74 Tabel 11. Data sistem heat pump............................................................... 74 Tabel 12. Perhitungan COP hp aktual ....................................................... 74 Tabel 13. Data pencatatan produksi air aktual dan temperatur udara di dalam duct ................................................................................... 75 Tabel 14. Volume air tawar hasil perhitungan .......................................... 75 Gambar 3. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang terjadi pada variasi laju aliran volumetrik 200 l/jam ...................................... 76 Tabel 15. Penambahan massa uap total ..................................................... 76 LAMPIRAN 4. DATA VARIASI LAJU ALIRAN VOLUMETRIK AIR LAUT 250 L/JAM .............................................................................................. 77 Tabel 16. Data sistem heat pump............................................................... 77 Tabel 17. Perhitungan COP hp aktual ....................................................... 77 Tabel 18. Data pencatatan produksi air aktual dan temperatur udara di dalam duct ................................................................................... 78 Tabel 19. Volume air tawar hasil perhitungan .......................................... 78 Gambar 3. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi yang terjadi pada variasi laju aliran volumetrik 250 l/jam ...................................... 79 Tabel 20. Penambahan massa uap total ..................................................... 79

commit to user

xvii


digilib.uns.ac.id

Pengaruh Laju Aliran Volumetrik Air Laut Terhadap Unjuk Kerja Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi

Septian Nugraha Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia E-mail: [email protected]

Abstrak

Unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi merupakan salah satu aplikasi dari sistem pompa kalor, dengan penambahan humidifier, sprinkler dan evaporator (dehumidifier) yang menyatu di dalam suatu duct. Pada unit ini evaporator dari pompa kalor digunakan untuk proses dehumidifikasi yang akan menghasilkan air tawar dari udara yang telah ditambah kelembabannya dalam humidifier dengan semburan air laut melalui sprinkler. Pada penelitian ini menguji pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Pada penelitian ini laju aliran volumetrik air laut divariasikan sebesar 100 l/jam, 150 l/jam, 200 l/jam, dan 250 l/jam, temperatur air laut dikondisikan pada temperatur konstan sebesar 45oC, dan temperatur lingkungan dijaga konstan. Kompresor dioperasikan pada putaran konstan sebesar 1.200 rpm, temperatur udara dijaga sebesar 28°C, dan air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa volume produksi air tawar meningkat seiring dengan peningkatan laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan pada unit desalinasi ini. Kata kunci : desalinasi, pompa kalor, humidifikasi, dehumidifikasi,

commit to user vi


digilib.uns.ac.id

The Effect of Volumetric Flow Rate of Sea Water on The Performance of Desalination Unit Based on Heat Pump With Using Humidification and Dehumidification Processes

Septian Nugraha Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia E-mail: [email protected]

Abstract

Desalination unit based on heat pump by using humidification and dehumidification processes is one of the applications of the heat pump systems, with addition of a humidifier, sprinkler and evaporator (dehumidifier) that integrated in a duct. In this unit, an evaporator of heat pump is used for dehumidification process which produce fresh water from the humidifier with the spray of sea water through the sprinkler. The examined the effect of volumetric flow rate of sea water on the performance of desalination unit based on heat pump operated by using humidification and dehumidification processes. The volumetric flow rate of sea water is varied at 100 l/h, 150 l/h, 200 l/h and 250 l/h, sea water temperature is conditioned at a constant temperature of 45oC, and ambient temperature is maintained at 24 oC . Compressor has operated at a constant rotation of 1,200 RPM, the air temperature is maintained at 28 oC, and sea water in this system is recirculated. The result showed that the volume of fresh water production is increased with increasing the volumetric flow rate of sea water inlet into the system of this desalination unit. Keywords : desalination, heat pump, humidification, dehumidification.

commit to user vii


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah Laju konsumsi air bersih di dunia meningkat dua kali lipat setiap 20 tahun,

melebihi dua kali laju pertumbuhan manusia. Beberapa pihak memperhitungkan bahwa pada tahun 2025, permintaan air bersih akan melebihi persediaan hingga mencapai 56%. Kekurangan air bersih dapat berpengaruh terhadap banyak hal, di antaranya dapat mengurangi pembangunan ekonomi dan menurunkan standar hidup manusia. Hal ini menunjukkan bahwa dunia membutuhkan suatu cara untuk meningkatkan persediaan air bersih. Salah satu sumber yang berpotensi dijadikan sumber air bersih adalah air laut. Di sisi lain, perkembangan sains dan teknologi saat ini berkembang dengan pesat. Salah satu teknologi pemenuhan kebutuhan air tawar adalah dengan teknologi desalinasi. Desalinasi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi kandungan garam terlarut dari air garam hingga level tertentu sehingga air dapat digunakan. Proses penyulingan air laut menjadi air tawar ini telah menjadi salah satu alternatif untuk penyediaan air tawar, dikarenakan jumlah air laut di muka bumi yang melimpah. Desalinasi juga merupakan salah satu teknologi yang diperlukan untuk pembangkit tenaga (power plant) di tepi laut untuk memenuhi kebutuhan air tawar umpan (feed water) boiler atau proses lain. Salah satu contoh perkembangan teknologi desalinasi untuk saat ini adalah dengan menggunakan sistem refrigerasi. Teknologi refrigerasi sangat erat hubungannya dengan kehidupan modern, bukan hanya pada sisi peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia. Aplikasi sistem refrigerasi saat ini meliputi bidang yang sangat luas, mulai dari keperluan rumah tangga, pertanian, sampai ke industri gas, petrokimia, perminyakan, dan sebagainya. Berbagai jenis mesin refrigerasi yang bekerja berdasarkan berbagai proses dan siklus dapat ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Mesin refrigerasi yang paling banyak digunakan saat ini adalah mesin refrigerasi siklus kompresi uap. Mesin refrigerasi yang bekerja sebagai pendingin biasanya disebut sebagai commit to user


digilib.uns.ac.id 2

refrigerator sedangkan pada saat bekerja sebagai pemanas disebut sebagai pompa kalor (heat pump). Unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi merupakan salah satu aplikasi dari sistem pompa kalor, dengan penambahan humidifier, sprinkler dan kolektor surya yang menyatu di dalam suatu duct bersama dengan evaporator (dehumidifier). Pada unit ini evaporator digunakan untuk proses dehumidifikasi yang akan menghasilkan air tawar dari udara yang telah ditambah kelembabannya dalam humidifier dengan semburan air laut yang telah dipanaskan sebelumnya melalui sprinkler. Beberapa faktor yang mempengaruhi produksi air bersih pada desalinasi dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi berbasis pompa kalor adalah laju aliran air laut yang diumpankan, temperatur air laut yang diumpankan, dan temperatur udara. Pengaruh peningkatan laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan memberikan hasil yang signifikan seiring dengan peningkatan produktivitas air tawar yang dihasilkan (Yuan Guofeng, 2005; Gao P, 2008). Perencanaan unit desalinasi yang baik sangat membantu untuk mengoptimalkan unjuk kerja dari unit desalinasi tersebut. Untuk itu diperlukan suatu penelitian untuk mempelajari unjuk kerja unit desalinasi tersebut. Penelitian ini menguji pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi.

1.2 Perumusan Masalah Bagaimanakah pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. 1.3 Batasan Masalah Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut: 1. Refrigeran yang digunakan dalam pengujian ini adalah HFC-134a. 2. Laju aliran volumetrik air laut divariasikan sebesar 100 ltr/jam, 150 ltr/jam, 200 ltr/jam, dan 250 ltr/jam. commit to user


digilib.uns.ac.id 3

3. Pengujian menggunakan unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi, yang terdiri dari: · Motor 3 phase · Kompresor torak (reciprocating compressor) · Kondensor · Receiver · Katup ekspansi (Thermal Expansion Valve) · Evaporator · Humidifier · Flowmeter/rotameter refrigeran · Flowmeter/rotameter air laut · Tangki air laut · Tangki air bersih · Pompa sentrifugal · Sprinkler · Fan aksial · Lampu halogen · Penerus daya motor listrik · Pemanas air · Thermocontroler 4. Humidifier yang digunakan terbuat dari aluminium dengan dimensi 37 cm x 30 x 30 cm yang disusun secara sejajar sebanyak 60 buah dengan jarak antar plat 5 mm dan sudut elevasi 450 tiap gelombangnya. 5. Kondensor yang digunakan berjumlah 2 buah memiliki dimensi 58 cm x 3 cm x 36 cm. 6. Evaporator yang digunakan berjumlah 2 buah dan disusun secara paralel 7. Humidifier, evaporator dan fan aksial berada di dalam suatu saluran (duct) 8. Dinding ruang pemanas udara dari bahan aluminium yang dicat hitam. 9. Dimensi pemanas udara : panjang 90 cm, lebar 51 cm dan tinggi 51 cm. 10. Parameter yang dibuat konstan adalah putaran kompresor sebesar 1300 rpm, temperatur air laut sebesar 45 º C. 11. Air laut dalam sistem ini disirkulasi ulang. commit to user 12. Penelitian dilakukan pada temperatur kamar.


digilib.uns.ac.id 4

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui pemanfaatan teknologi dari proses desalinasi yang berbasis pompa kalor dengan menggunakan humidifikasi dan dehumidifikasi. 2. Mengetahui pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Hasil penelitian yang diperoleh

diharapkan dapat memberikan manfaat

sebagai berikut: 1. Mampu memberikan pengetahuan baru tentang proses desalinasi yang berbasis pompa kalor. 2. Dapat diterapkan dalam kehidupan sehari – hari sebagai alat alternatif untuk menghasilkan air tawar dari air laut. 3. Mampu mengatasi kekurangan air tawar yang terjadi di beberapa daerah di dunia khususnya di Indonesia.

1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I

: Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan pengujian unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi , teori desalinasi, teknologi desalinasi, pompa kalor, dan proses desalinasi dengan humidifier dan dehumidifier. BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan

pelaksanaan

penelitian,

langkah-langkah

percobaan

dan

pengambilan data. BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan data

BAB V

hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan. commit to user : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.


digilib.uns.ac.id

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka Yuan Guofeng et al (2005) melakukan penelitian tentang sebuah unit desalinasi yang juga dapat berfungsi sebagai unit pengkondisian udara. Pada penelitian ini mengggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi serta memanfaatkan sistem pompa kalor. Dari penelitian didapatkan hasil bahwa produksi air tawar meningkat seiring dengan meningkatnya laju aliran massa dan temperatur air laut yang diumpankan, dan volume air laut dalam tangki akan berpengaruh pada awal proses. Gao P, dkk (2008) melakukan penelitian mengenai sebuah unit desalinasi yang digabungkan dengan unit pengkondisian udara. Penelitian ini menggunakan kerja pompa kalor dengan memanfaatkan panas dari kondensor untuk memanaskan udara, dan suhu permukaan evaporator yang rendah untuk menghasilkan air tawar, serta pre-condenser untuk pemanasan awal air laut sekaligus pendingin udara. Dari penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa laju aliran massa air laut dan suhu air laut memiliki efek yang signifikan terhadap air tawar yang dihasilkan. Jika laju aliran massa air laut tinggi dan suhunya tinggi maka jumlah air tawar yang dihasilkan menjadi lebih banyak. Yamali C. dan Solmus I. (2008) melakukan studi eksperimental mengenai sistem desalinasi menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi dengan bantuan kolektor surya (solar collector). Unit ini terdiri dari pemanas udara surya plat datar dua laluan dengan cover 2 kaca (double-pass flat plate solar air heater with two glass covers), humidifier, tangki penyimpanan air dan dehumidifying exchanger. Dari penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa peningkatan temperatur udara yang masuk ke humidifier dapat meningkatkan produksi air tawar dari sistem tersebut. Amer E. H et al (2009) meneliti secara eksperimen dan secara teoritis unit desalinasi menggunakan humidifikasi dan dehumidifikasi. Sistem ini didasarkan pada siklus terbuka untuk air dan siklus tertutup untuk aliran udara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa produktivitas dari sistem meningkat seiring dengan kenaikan temperatur air laut yang to masuk commit user ke humidifier.


digilib.uns.ac.id

2.2 Dasar Teori 2.2.1 Desalinasi Desalinasi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi kandungan garam terlarut dari air garam hingga level tertentu sehingga air dapat digunakan. Proses desalinasi melibatkan tiga aliran cairan, yaitu umpan berupa air garam (misalnya air laut), produk bersalinitas rendah, dan konsentrat bersalinitas tinggi. Produk proses desalinasi umumnya merupakan air dengan kandungan garam terlarut kurang dari 500 mg/l, yang dapat digunakan untuk keperluan domestik, industri, dan pertanian. Hasil sampingan dari proses desalinasi adalah brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi tinggi (lebih dari 35.000 mg/l garam terlarut). Beberapa teknologi desalinasi air laut telah dikembangkan selama beberapa dekade terakhir untuk menambah pasokan air tawar di daerah kering di dunia. Karena kendala biaya pada proses desalinasi yang tinggi, banyak negara tidak mampu membeli teknologi tersebut sebagai sumber air tawar. Namun, peningkatan penggunaan teknologi desalinasi air laut telah menunjukkan bahwa desalinasi air laut adalah sumber air yang layak dan bebas dari variasi curah hujan. 2.2.2 Teknologi desalinasi Hingga saat ini telah dikembangkan berbagai macam teknologi desalinasi yang berbasis pada distilasi termal (thermal distillation), pemisahan dengan menggunakan

osmosis

balik

(reverse

osmosis),

pembekuan

(freezing),

elektrodialisis (electrodyalisis), dan lain-lain. Saat ini teknologi yang banyak digunakan pada proses desalinasi adalah desalinasi yang berbasis pada multi stage flash (MSF), dan reverse osmosis (RO). Pada tahun 1999 sekitar 78% air tawar hasil proses desalinasi dihasilkan melalui desalinasi menggunakan multi stage flash, 10% dihasilkan melalui menggunakan

reverse

osmosis

reverse osmosis. Namun saat ini desalinasi mulai

mengalami

peningkatan

dalam

penggunaannya. Ini karena desalinasi menggunakan reverse osmosis memerlukan biaya yang lebih rendah dan menggunakan teknologi yang lebih sederhana. commit to user Beberapa teknologi desalinasi yang telah dikembangkan saat ini adalah:


digilib.uns.ac.id

a. Multi-stage flash distillation: Proses desalinasi menggunakan multi stage flash (MSF) berdasarkan pada prinsip penguapan cepat (flash evaporation). Pada proses desalinasi menggunakan MSF, air laut diuapkan dengan cara menurunkan tekanan dan di sisi lain menaikkan temperatur dari air laut tersebut. Sistem ini terdiri dari beberapa ruang (flash chamber) yang disebut tingkat (stage), penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi sebagai pemanas awal air laut dan juga berfungsi untuk mengembunkan uap air laut, pemanas (heater) yang berfungsi untuk memanaskan air laut setelah melewati penukar kalor. Air laut yang bertemperatur rendah dipompakan melewati penukar kalor untuk mendapatkan pemanasan awal. Setelah melewati penukar kalor, air laut yang telah mengalami pemanasan awal tadi lalu menuju pemanas untuk mendapatkan panas lanjut agar mencapai temperatur kerja yang diinginkan (90 – 120)°C. Orifices dan baffles yang dipasang diantara tingkat berguna untuk menurunkan tekanan sehingga air laut tetap dapat mencapai titik didihnya pada tingkat berikutnya.

Gambar 2.1. Multi-stage flash distillation

Uap air kemudian mengalami pendinginan dan pengembunan oleh penukar kalor yang didalamnya dilewati air laut yang bersuhu rendah. Air laut yang belum menguap kemudian diteruskan menuju tingkat berikutnya diikuti dengan penurunan tekanan sehingga air laut tersebut dapat kembali mendidih tanpa mengalami pemanasan kembali. Dan proses ini terus berulang hingga tingkat yang terakhir. Energi yang digunakan untuk memanaskan air laut pada

commitdari to user sistem ini adalah uap panas yang berasal sebuah pembangkit daya.


b.

digilib.uns.ac.id

Multiple-effect distillation Penyulingan multi-efek (MED) adalah metode desalinasi tertua dan sangat

efisien secara termodinamika. Pada proses ini air laut yang diumpankan dapat menguap beberapa kali tanpa ada penambahan panas lagi setelah efek pertama. Air laut memasuki efek pertama dan menguap sebagai akibat dari kenaikan suhu yang mencapai titik didihnya. Kenaikan suhu ini terjadi setelah air laut mengalami kontak dengan uap panas yang ada dalam pipa penukar kalor pada efek pertama. Uap panas ini akan disalurkan ke dalam pipa-pipa uap. Pipa uap panas ini selanjutnya akan menuju ke bagian bawah dan akan mengalami kontak kembali dengan air laut sisa dari efek pertama yang akan menguapkan kembali air laut tersebut. Uap ini akan masuk ke dalam pipa penyalur panas menyatu dengan uap panas hasil efek pertama. Begitu seterusnya sampai air laut telah dingin sehingga tidak menguap kembali dan akan digunakan untuk mengkondensasikan uap air yang ada pada pipa uap tadi. Hasil kondensasi uap air inilah yang akan menjadi produk (air tawar) dalam sistem ini.

Gambar 2.2. Penyulingan multi-efek

Beberapa unit MED yang telah dibuat, beroperasi dengan suhu air laut dalam efek pertama sekitar 70°C, hal ini dapat mengurangi pembentukan kerak dari air laut, tetapi dibutuhkan daerah transfer panas tambahan dalam bentuk tabung. Konsumsi daya dari unit MED lebih rendah dari unit MSF, dan rasio kerja MED lebih tinggi dari MSF. Oleh karena itu MED lebih efisien daripada MSF commit to user dari segi termodinamika dan perpindahan panas.


digilib.uns.ac.id

c. Penyulingan dengan tekanan uap (vapor compression distillation) Dalam proses VCD, panas untuk menguapkan air laut berasal dari kompresi uap. Pemanas air elektrik digunakan untuk pemanasan awal pada ruang penguapan (boiling chamber). Uap air hasil pemanasan akan dikompresi dalam kompresor sehingga temperatur uap air tersebut naik. Uap bertekanan ini disalurkan melalui pipa penukar panas yang melalui tangki air laut dalam ruang penguapan dan tangki air laut yang akan digunakan sebagai umpan untuk ruang penguapan. Air laut dalam ruang penguapan akan menyerap kalor laten uap air dari dalam pipa melalui permukaan pipa sehingga air laut dalam ruang penguapan akan terus menguap. Akibat pelepasan kalor laten tersebut uap air dalam pipa penukar kalor akan mulai mengembun dan akan diembunkan lebih lanjut ketika pipa penukar kalor ini melewati tangki air laut yang akan digunakan sebagai umpan untuk ruang penguapan sehingga terbentuk air tawar.

Gambar 2.3. Penyulingan dengan tekanan uap

VCD dengan temperatur rendah cukup sederhana, handal, dan efisien karena hanya membutuhkan daya kompresor. Kompresor berkapasitas tinggi memungkinkan operasi pada temperatur rendah di bawah 70°C, sehingga mengurangi potensi pembentukan kerak dan korosi. Proses VCD umumnya digunakan untuk unit desalinasi skala kecil. VCD biasanya dibangun sampai dengan kisaran 3.000 m3/hari. VCD sering digunakan untuk resort, industri, dan lokasi pengeboran di mana air tawar tidak tersedia.

commit to user


digilib.uns.ac.id

d. Penguapan efek tunggal (Single effect evaporation)

Unit desalinasi dengan penguapan efek tunggal terdiri dari beberapa komponen utama yaitu evaporator, kondensor, sprinkler, evaporator, ruang penguapan dan pipa-pipa penyalur air. Air laut masuk ke dalam kondensor lalu dialirkan melalui pipa dan disemburkan ke ruang penguapan melalui sprinkler. Di dalam ruang penguapan air laut akan kontak langsung dengan evaporator sehingga air laut akan menguap. Uap air akan dialirkan melalui pipa menuju kondensor sehingga uap air akan mengembun menjadi air tawar. Pada proses pengembunan saat melewati kondensor, uap air melepaskan kalor laten yang akan digunakan sebagai pemanas awal dari air laut umpan yang berada di dalam pipa-pipa kondensor. Sisa air laut dalam ruang penguapan akan dikeluarkan dari sistem melalui brine rejector.

Gambar 2.4. Desalinasi dengan penguapan efek tunggal

Sistem ini jarang digunakan dalam dunia industri karena jumlah dari air tawar yang dihasilkan tidak sebanding dengan jumlah uap yang digunakan untuk mengoperasikan sistem.

commit to user


digilib.uns.ac.id

e. Osmosis balik (Reverse Osmosis) Proses osmosis balik dilakukan dengan cara pemberian tekanan eksternal yang lebih tinggi dari tekanan osmosis air laut ke air laut sebelum melewati suatu membran semipermeabel sehingga aliran dapat dibalik. Molekul air dari air laut akan mengalir melewati membran dan meninggalkan larutan dengan konsentrasi garam yang masih tinggi di belakang membran. Energi utama yang diperlukan dalam proses ini adalah tekanan eksternal yang akan diberikan kepada air laut. Sebuah unit desalinasi dengan sistem osmosis balik umumnya terdiri dari empat komponen utama yaitu komponen untuk perlakuan awal air umpan (feed water pre-treatment), pompa bertekanan tinggi, membran pemisahan, dan perlakuan akhir air hasil pemisahan.

Gambar 2.5. Desalinasi dengan osmosis balik

Perlakuan awal diperlukan untuk menghilangkan zat-zat yang tidak diinginkan dalam air laut yang dapat menjadi pengotor membran. Perlakuan awal air laut meliputi klorinasi, koagulasi, penambahan asam, multi-media filtrasi dan deklorinasinya. Jenis perlakuan awal yang digunakan sebagian besar tergantung pada karakteristik air umpan, jenis dan konfigurasi membran dan kualitas air tawar yang dihasilkan. Membran yang digunakan harus mampu menahan tekanan dari air laut yang melewatinya. Umumnya sejumlah kecil garam masih bisa melewati membran dan bercampur dengan air tawar hasil produksi. Dua jenis konfigurasi membran yang paling sukses secara komersial adalah spiral wound dan serat halus berongga atau hollow fine fiber (HFF). HFF terbuat dari selulosa triasetat dan poliamida.

commit to user


digilib.uns.ac.id

f. Humidifikasi dan dehumidifikasi (HD)

Proses HD didasarkan pada fakta bahwa uap air dapat bercampur dengan udara akibat adanya perbedaan konsentrasi. Jumlah uap air yang dapat dibawa oleh udara semakin meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur udara. 1 kg udara kering dapat membawa 0,5 kg uap air ketika temperaturnya meningkat dari 30 °C sampai 80 °C.

Gambar 2.6. Desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi

Pada sistem ini air laut umpan dialirkan menuju kondensor untuk pemanasan awal. Setelah itu air laut kembali dipanaskan oleh suatu elemen pemanas sebelum disemburkan dalam ruang humidifikasi. Di dalam ruang humidifikasi uap air mengalami kontak langsung dengan udara kering sehingga terjadi perpindahan massa. Udara kering yang telah bercampur dengan uap (udara basah /humid air) ini akan dikondensasikan oleh kondensor. Saat terkondensasi kalor laten dilepaskan oleh udara basah ke permukaan kondensor. Kalor laten inilah yang digunakan untuk pemanasan awal air laut umpan dalam kondensor. Sistem ini sangat cocok diaplikasikan ketika kebutuhan air tawar terpusat pada satu daerah. Beberapa keuntungan dari sistem ini antara lain fleksibilitasnya dalam kapasitas air tawar yang dibutuhkan, instalasinya yang mudah dan sederhana serta dapat dikombinasikan dengan energi panas tingkat rendah (low grade

thermal

energy)

seperti energi surya commit to user

dan

geothermal.

Dalam


perkembangannya

digilib.uns.ac.id

desalinasi

dengan

humidifikasi

dan

dehumidifikasi

dikombinasikan dengan siklus kompresi uap pada pompa kalor.

Gambar 2.7. Sistem desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi berbasis pompa kalor.

Gambar 2.8. Humidifier

Sistem desalinasi dengan humidifikasi dan dehumidifikasi berbasis pompa kalor ditunjukkan gambar 2.7. Sistem ini terdiri dari 3 bagian utama yaitu kolektor surya, unit humidifikasi dan dehumidifikasi, dan unit pompa kalor. Dalam sistem ini, udara dipanaskan melalui kolektor surya kemudian dilembabkan di humidifier commit to user


digilib.uns.ac.id

dengan dorongan blower. Udara lembab ini didinginkan ketika melewati precondenser dan evaporatif kondensor, sehingga udara mengembun menjadi air tawar. Air laut bertemperatur rendah masuk ke dalam pre-condenser untuk pendinginan awal udara lembab sekaligus pemanasan awal air laut, setelah itu disemburkan melalui sprinkler ke humidifier untuk menambah kelembaban udara kering dari kolektor surya. Pada malam hari atau kondisi cahaya matahari tidak memadahi sistem ini dapat diatur agar udara panas dari kondensor pompa kalor langsung mengalir ke humidifier tanpa melalui kolektor surya. Beberapa kelebihan dari sistem ini antara lain biaya pemeliharaan dan operasinya relatif kecil dan sistem ini dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan air tawar yang ingin dihasilkan. Selain beberapa teknologi di atas, ada beberapa teknologi desalinasi yang memanfaatkan energi terbarukan (renewable energy/RE) sebagai sumber tenaga dalam proses desalinasi. Energi terbarukan dan desalinasi adalah dua teknologi yang berbeda, yang dapat dikombinasikan dalam berbagai cara. Energi terbarukan hasil dari sistem RE dapat diaplikasikan dalam sistem desalinasi. Energi yang dihasilkan memiliki bentuk yang berbeda-beda seperti energi panas, listrik atau daya poros. Gambar 2.9 menunjukkan kemungkinan kombinasi dari sistem RE untuk diaplikasikan ke sistem desalinasi.

Gambar 2.9. Kemungkinan kombinasi dari sistem RE untuk diaplikasikan ke sistem Desalinasi.

commit to user


digilib.uns.ac.id

2.2.3. Pompa kalor ( heat pump ) Pompa kalor adalah mesin yang memindahkan panas dari satu lokasi (atau sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis. Pompa kalor bisa disamakan dengan mesin kalor yang beroperasi dengan cara terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya, pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas.

Gambar 2.10. Siklus dasar pompa kalor

Pompa kalor memindahkan panas melalui suatu zat yang bersirkulasi yang disebut dengan refrigeran, yang melewati sebuah siklus penguapan (evaporation) dan pengembunan (condensation). Sebuah kompresor yang memompa refrigeran berada diantara dua koil penukar kalor yaitu kondensor dan evaporator. Pada evaporator, refrigeran diuapkan pada tekanan rendah dan menyerap panas dari lingkungan. Refrigeran kemudian dikompresikan mengalir menuju kondensor, dimana refrigeran akan diembunkan pada tekanan tinggi. Pada umumnya pompa kalor bekerja berdasarkan siklus kompresi uap yang terdiri dari : evaporator, kompresor, kondensor, dan katup ekspansi.

commit to user


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.11. Komponen pompa kalor pada proses pemanasan

Gambar 2.12. Komponen pompa kalor pada proses pendinginan

commit to user


digilib.uns.ac.id

2.2.4. Siklus Kompresi Uap Standar Pada siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami empat proses ideal, sesuai dengan gambar 2.13 di bawah ini : Qout T 3

2 KONDENSOR

2 3

KOMPRESOR

KATUP EKSPANSI

1 4

Qin

4

EVAPORATOR

1

(a)

s (b)

Gambar 2.13. Siklus kompresi uap standar (a) Diagram alir proses, (b) Diagram temperatur-entropi (Training Manual, 2004)

·

Proses 1-2: refrigeran meninggalkan evaporator dalam wujud uap jenuh dengan temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan yang lebih tinggi (tekanan kondensor). Kompresi ini diperlukan untuk menaikkan temperatur refrigeran, sehingga temperatur refrigeran di dalam kondensor lebih tinggi daripada temperatur lingkungannya. Dengan demikian perpindahan panas dapat terjadi dari refrigeran ke lingkungan. Proses kompresi ini berlangsung secara isentropik (adiabatik dan reversibel).

·

Proses 2-3: setelah mengalami proses kompresi, refrigeran berada dalam fasa panas lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk mengubah wujudnya menjadi cair, kalor harus dilepaskan ke lingkungan. Hal ini dilakukan pada penukar kalor yang disebut kondensor. Refrigeran mengalir melalui kondensor dan pada sisi lain dialirkan fluida pendingin (udara atau air) dengan temperatur lebih rendah daripada temperatur refrigeran. Oleh karena itu kalor akan berpindah dari refrigeran ke fluida pendingin dan sebagai akibatnya refrigeran commit mengalami penurunan temperatur dari kondisi to user


digilib.uns.ac.id

uap panas lanjut menuju kondisi uap jenuh, selanjutnya mengembun menjadi wujud cair jenuh. Proses ini berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan. ·

Proses 3-4: refrigeran, dalam wujud cair jenuh (tingkat keadaan 3, gambar 13), mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi konstan dan berlangsung secara tak-reversibel. Selanjutnya refrigeran keluar dari katup ekspansi berwujud campuran uap-cair pada tekanan dan temperatur sama dengan tekanan serta temperatur evaporator.

·

Proses 4-1: refrigeran, dalam fasa campuran uap-cair, mengalir melalui sebuah penukar kalor yang disebut evaporator. Pada tekanan evaporator, titik didih refrigeran haruslah lebih rendah daripada temperatur lingkungan (media kerja atau media yang didinginkan), sehingga dapat terjadi perpindahan panas dari media kerja ke dalam refrigeran. Kemudian refrigeran yang masih berwujud cair menguap di dalam evaporator dan selanjutnya refrigeran meninggalkan evaporator dalam fasa uap jenuh. Proses penguapan tersebut berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan.

Berikut ini adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung unjuk kerja sistem pompa kalor standar : COPHP = dimana:

ZʙǴmDEmSǴŌ ^ʙǴƅƼ

=

ƅŌEP .( ƅŌEP .(

) )

Qkondensor

= kalor yang dilepas oleh kondensor (kW)

Wkomp

= daya kompresor (kW)

m& ref

= laju aliran massa refrigeran (kg/s)

ℎʛ

= entalpi gas refrigeran pada tekanan evaporator (kJ/kg)

ℎ5

(2.1)

= entalpi gas refrigeran pada tekanan kondensor (kJ/kg)

= entalpi cairan refrigeran pada tekanan kondensor (kJ/kg)

commit to user


digilib.uns.ac.id

2.2.5. Siklus Kompresi Uap Aktual Pada kenyataannya siklus kompresi uap mengalami penyimpangan dari kompresi uap standar, sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 2.14. Perbedaan penting siklus kompresi uap aktual dari siklus standar, adalah: a. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan evaporator. b. Adanya proses pembawah dingin (sub-cooling) cairan yang meninggalkan kondensor sebelum memasuki alat ekspansi. c. Pemanasan lanjut uap yang meninggalkan evaporator sebelum memasuki kompresor. d. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi (kompresi tak isentropik) e. Proses ekspansi berlangsung non-adiabatik. Walaupun siklus aktual tidak sama dengan siklus standar, tetapi proses ideal dalam siklus standar sangat bermanfaat dan diperlukan untuk mempermudah analisis siklus secara teoritik. P

bawah dingin

Penurunan tekanan

2’

3’ 3’

3

2 Siklus aktual

Penurunan tekanan Siklus standar

4

4’

1’

1 Panas lanjut

h

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap aktual dan standar (Training Manual, 2004)

commit to user


digilib.uns.ac.id

Berikut ini adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung unjuk kerja sistem pompa kalor aktual : · COP aktual Z

COPHP = ^ʙǴmD =

dimana:

ℎʛ

ℎ5

ʙǴƅƼ

ƅŌEP .( ƅŌEP .(

)

(2.2)

)

= entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg) = entalpi refrigeran masuk kondensor (kJ/kg) = entalpi refrigeran keluar kondensor (kJ/kg)

· Laju aliran massa aktual

dimana:

ƅŌEP =

. Z (kg/s)

(2.3)

= densitas refrigeran (kg/m3) Z = debit aliran refrigeran (m3/s) · Kapasitas panas yang dilepas (

dimana:

h2a h3

ō s)=

=

s). (ℎ5

ō

)

− ℎ ) (kW)

laju aliran massa refrigeran (kg/s)

= entalpi refrigeran masuk kondensor (kJ/kg) = entalpi refrigeran keluar kondensor (kJ/kg)

commit to user

(2.4)


digilib.uns.ac.id

2.2.6. Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi 2.2.6.1.Humidifikasi Humidifikasi adalah proses perpindahan / penguapan cairan ke dalam campuran (gas) dan uap cairan karena adanya kontak antara cairan yang temperaturnya lebih tinggi dengan campurannya. Proses ini bisa terjadi dengan syarat gas tidak melarut dalam cairan.

Gambar 2.15. Proses humidifikasi

Pada proses humidifikasi akan terjadi : · Kenaikan entalpi udara spesifik : · · · ·

Δh = 5

ʛ

ΔH =

5

(kJ/Kg)

(2.5)

(kW)

(2.6)

Kenaikan entalpi udara total : ʛ

Penambahan kadar uap air (moisture content) : Δw = n5

nʛ

ΔW =

n5

(kg uap air/kg udara kering)

(2.7)

Penambahan kadar uap total (moisture content) : nʛ

(kg/s)

(2.8)

Jumlah kalor yang dilepas selama proses : ʛ 5 b

dimana: Δh 5

b

∆

= ΔW =

b

b

b b

(kW)

(2.9)

(kg/s)

(2.10)

(kJ/kg)

(2.11)

= kenaikan entalpi udara spesifik commit to user = entalpi udara keluar humidifier

(kJ/kg) (kJ/kg)


ʛ

ΔH

digilib.uns.ac.id

= entalpi udara masuk humidifier

(kJ/kg)

= kenaikan entalpi udara total

(kJ/kg)

= laju aliran massa udara

(kg/s)

Δw

= penambahan kadar uap air

n5

= rasio kelembaban udara keluar humidifier

nʛ

= rasio kelembaban udara masuk humidifier

ΔW

= penambahan kadar uap total

(kg/s)

= jumlah kalor yang dilepas selama proses

(kW)

= laju aliran massa uap air

(kg/s)

ʛ 5 b

b




= entalpi spesifik dari uap air

(kJ/kg)

Gambar 2.16. Diagram psikrometrik pada proses humidifikasi

commit to user


digilib.uns.ac.id

2.2.6.2.Dehumidifikasi Dehumidifikasi adalah proses perpindahan / pengembunan uap cairan dari campuran (uap air dan gas) karena proses pendinginan maupun kontak antara cairan (yang temperaturnya lebih rendah) dengan campurannya.

Gambar 2.17. Proses dehumidifikasi

Pada proses dehumidifikasi akan terjadi beberapa proses sebagai berikut : · · ·

Penurunan entalpi udara : Δh =

5

(kJ/Kg)

(2.12)

Penurunan kadar uap air (moisture content) : Δw = n

n5


(2.13)

Jumlah kalor yang dilepas udara selama proses : 5

Dengan b

aliran massa udara (

∆

.:b :s

b b

(kW)

(2.14)

pada temperatur yang bersangkutan, sedangkan laju

dapat dihitung dengan persamaan: (kg/s)

(2.15)

Massa jenis udara dihitung pada tekanan dan temperatur setempat, 1,2

ʛ ʛ 5 5

5

:

(kg/

(2.16)

dimana :

5

= entalpi udara keluar dehumidifier commit to user = temperatur udara masuk humidifier

(kJ/kg) (kJ/kg)


digilib.uns.ac.id

n

= rasio kelembaban udara keluar humidifier

n5

= rasio kelembaban udara masuk humidifier


(kg uap air/kg udara kering) = jumlah kalor yang dilepas udara selama proses (kW)

5

= massa jenis udara

(kg/m3)

= kecepatan udara

(m/s)

A

= luas penampang saluran

(m2)

®ʛ

= tekanan statik absolut di dalam saluran

(N/

t

= temperatur udara di luar saluran

5

tekanan ini selalu lebih kecil dari tekanan udara di luar saluran ºC

Gambar 2.18. Diagram psikrometrik pada proses dehumidifikasi

· Laju air yang dihasilkan selama proses

dimana: b

b

( n - nō ) dt

= laju air yang dihasilkan selama proses (kg/jam) = laju aliran massa udara (kg/s)

nō = rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator (kg/kg) n = rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator (kg/kg) commit to user t = periode (jam/hari)

(2.17)


digilib.uns.ac.id

2.2.7. Psikrometrik Psikrometrik adalah studi tentang sifat - sifat campuran udara dan uap air yang mempunyai arti penting dalam dunia pengkondisian udara, karena udara atmosfir tidak kering sempurna tetapi merupakan campuran antara udara dan uap air.

Gambar 2.19. Diagram psikrometrik

Istilah-istilah dalam diagram psikrometrik : · Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature) Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan terbuka. Namun penunjukkannya tidaklah tepat karena adanya pengaruh radiasi panas, kecuali jika sensornya memperoleh ventilasi yang cukup baik. · Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature) Wet Bulb Temperature adalah temperatur yang ditunjukkan oleh termometer yang ”Bulb” nya dibungkus kain atau kapas basah yang digunakan untuk menghilangkan radiasi panas dan adanya aliran udara yang melaluinya sekurang-kurangnya 5 m/s.

commit to user · Temperatur Titik Embun (Dew Point Temperature)


digilib.uns.ac.id

Temperatur dimana uap air mulai mengembun ketika campuran udara-air didinginkan, untuk mengkondensasi uap air maka campuran uap air dan udara harus didinginkan dahulu mencapai titik embun (dew point). · Kelembaban Relatif (Relative Humidity) Rasio antara tekanan parsial aktual uap air yang ada dalam udara terhadap tekanan parsial jenuh uap air pada temperatur bola kering tertentu · Rasio Kelembaban (Humidity Ratio) Didefinisikan sebagai massa air yang terkandung dalam setiap kg udara kering, atau dapat juga disebut dengan specific humidity. · Entalpi Didefinisikan sebagai energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada temperatur tertentu dengan perbandingan kelembaban x, pada temperatur tº C, didefinisikan

sebagai

sejumlah

energi

kalor

yang diperlukan

untuk

memanaskan 1 kg udara kering dan x kg air ( dalam fasa cair) dari 0º C sampai tº C dan menguapkannya menjadi uap air ( fasa gas). · Volume Spesifik Volume campuran udara dan uap air, biasanya dalam satuan meter kubik udara kering atau campuran per kilogram udara kering.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III Metodologi Penelitian

3.1 Tempat Penelitian Penelitian

dilakukan

di

Laboratorium

Perpindahan

Panas

dan

Termodinamika, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

3.2 Bahan Penelitian 1. Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah Refrigeran HFC 134-a (Klea).

Gambar 3.1. Refrigeran HFC 134-a

2. Air laut Tabel 3.1. Hasil pengujian kadar garam air laut yang digunakan No 1

Parameter Kadar NaCl

Satuan Hasil Analisis ppm

31342

Ketidakpastian 0,0007

Metode SNI 06-6989. 192004

3.3 Alat Penelitian Sistem desalinasi air laut berbasis pompa kalor terdiri atas: · Kompresor torak 2 silinder (reciprocating compressor). · Evaporator. · Kondensor. · Katup ekspansi (Thermal Expansion Valve). commit to user · Receiver dryer.


digilib.uns.ac.id

· Pressure gauge (suction maupun discharge). · Motor listrik 3 phase, 3 HP. · Tangki penampungan air laut. · Rotameter air laut · Rotameter refrigerant · Pompa sentrifugal · Relay atau contactor · Termokopel · Power supply switching · Fan aksial · Humidifier · Sprinkler

Gambar 3.2. Skema unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi

commit to user


digilib.uns.ac.id

Keterangan gambar: 1.

Ruang pemanas udara

11. Fan aksial

2.

Fan aksial

12. Bak penampung air laut

3.

Humidifier

13. Sprinkler

4.

Evaporator

14. Bak penampung air tawar

5.

Evaporator

15. Bak penampung air tawar

6.

Kompresor

7.

Kondensor

8.

Katup ekspansi

9.

Fan aksial

10. Pompa sentrifugal

Gambar 3.3. Skema unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi

commit to user


digilib.uns.ac.id

Gambar 3.4. Unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi

Spesifikasi komponen a. Pompa Kalor · Kompresor Kompresor berfungsi mengalirkan uap panas lanjut refrigeran serta menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan evaporasi ke tekanan kondensasi. Kompresor yang dipakai dalam penelitian ini adalah merk Nippon Denso tipe torak 2 silinder.

Gambar 3.5. Kompresor

commit to user


digilib.uns.ac.id

· Kondensor Kondensor digunakan untuk mendinginkan dan menyerap panas dari gas refrigeran yang telah ditekan oleh kompresor hingga bertemperatur dan bertekanan tinggi, sehingga mengubah gas menjadi cair kembali. Kondensor pada penelitian ini adalah kondensor AC mobil dengan dimensi panjang 58 cm, lebar 36 cm dan tebal 1,5 cm.

Gambar 3.6. Kondensor

· Receiver Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan atau menampung sementara cairan refrigeran untuk kemudian mensuplainya sesuai dengan beban pendinginan. Dryer dan filter di dalam receiver akan menyerap air dan kotoran yang ada di dalam refrigeran.

Gambar 3.7. Receiver

commit to user


digilib.uns.ac.id

· Katup ekspansi Katup ekspansi ini akan mengatur jumlah aliran refrigeran yang diuapkan di evaporator dan memastikan bahwa refrigeran dalam bentuk superheated yang keluar evaporator.

Gambar 3.8. Katup ekspansi

· Evaporator Fungsi dari sebuah evaporator adalah untuk menyediakan sebuah luasan permukaan yang besar untuk mengijinkan udara hangat mengalir melaluinya melepaskan energi panasnya ke refrigeran yang berada di dalam evaporator dan mendinginkan udara. Evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah tipe window 2 PK berjumlah 2 buah yang di pasang secara paralel.

Gambar 3.9. Evaporator

· Motor listrik 3 HP Motor listrik 3 HP ini digunakan untuk menggerakkan kompresor.

commit to user

Gambar 3.11. Motor listrik 3 HP


digilib.uns.ac.id

· Pressure gauge Pressure gauge ini untuk mengetahui tekanan pada kompresor, kondensor, dan evaporator.

Gambar 3.12. Pressure gauge

b. Alat humidifikasi dan dehumidifikasi · Humidifier Humidifier berfungsi sebagai tempat terjadinya proses humidifikasi antara air laut dengan udara. Humidifier yang digunakan terbuat dari aluminium dengan dimensi panjang 30 cm, lebar 37 cm, tinggi 35 cm yang disusun secara sejajar sebanyak 72 buah dengan jarak antar plat 5 mm dan sudut elevasi 450 tiap gelombangnya.

Gambar 3.13. Humidifier

· Dehumidifier Dehumidifier berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengembunan. Dehumidifier pada penelitian ini adalah evaporator pada pompa kalor yang berjumlah 2 buah yang dipasang paralel.

commit to user


digilib.uns.ac.id

Gambar 3.14. Dehumidifier · Sprinkler

Sprinkler ini digunakan untuk menyemburkan air laut berbentuk kabut di atas humidifier sehingga luas permukaan kontak antara air laut dan udara panas menjadi lebih besar. Sprinkler pada penelitian ini berjumlah 4 buah yang dipasang di atas humidifier, disusun membentuk persegi dengan jarak antar sprinkler 16,5 cm.

Gambar 3.15. Sprinkler

· Fan aksial Fan ini digunakan untuk mengalirkan udara dalam unit desalinasi. Pada penelitian ini digunakan fan tipe aksial.

Gambar 3.16. Fan aksial

commit to user


digilib.uns.ac.id

c. Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal digunakan untuk memompa air laut dari bak penampung air laut menuju ke sprinkler melalui selang penghubung. Pompa ini sekaligus memberikan tekanan penyemprotan dari sprinkler. Pompa yang digunakan berjumlah 2 buah yang disusun secara seri.

Gambar 3.17. Pompa sentrifugal

Tabel 3.2. Spesifikasi pompa Moswell Model 125C

d.

Voltase / Frekuensi

220V / 50Hz

Output

100W

Total Head

31 m

Max. Capacity

34 L/m

Max. Suction Head

9m

Size

1” x 1”

Termokopel Termokopel ini digunakan untuk mengukur temperatur refrigeran di dalam

sistem refrigerasi. Termokopel yang digunakan dalam penelitian ini adalah termokopel tipe T dengan paduan dari copper dan constantan dengan range temperatur pengukurannya -200 0C sampai 350 0C. Termokopel ini memiliki ketelitian sampai + 0,03 0C dengan sensitifitas ~43 mV/0C dan diameter 0,1 mm.

Gambar 3.18. Thermokopel tipe T

commit to user


digilib.uns.ac.id

Gambar 3.19. Pemasangan termokopel tipe T pada pipa

e. Display Termokopel/thermocouple reader Alat ini digunakan untuk menunjukkan temperatur yang diukur oleh sensor termokopel.

Gambar 3.20. Display Termokopel

f. Flowmeter Refrigeran

Flowmeter digunakan untuk mengukur debit dari aliran refrigeran. Flowmeter diletakkan di antara receiver dan katup ekspansi dengan tujuan agar refrigeran yang mengalir adalah dalam fase cair jenuh. Data yang diperoleh harus dikalibrasi dengan Flowmeter Calibration Data, yang tercantum dalam lampiran. Flowmeter yang digunakan adalah Variable Area Glass Flowmeter Dwyer tipe VA20440 dengan spesifikasi: · · · · · · ·

Service Flowtube Floats End fittings O-rings Connections Temperature limits

: Compatible gases or liquid : Borosilicate glass : Stainless steeel : Anodized Alumunium : Fluoroelastomer : Two 1/8commit ” female to NPT user o : 121 C


· · ·

Accuracy Repeatability Mounting

digilib.uns.ac.id

: + 2% : + 0,25% full scale : vertical

Gambar 3.21. Flowmeter

g. Thermostat Thermostat ini digunakan untuk mengatur temperatur air laut yang masuk ke humidifier/temperatur feed water dan menjaganya dalam kondisi konstan.

Gambar 3.22. Thermostat

h. Thermostat kompresor Thermostat ini digunakan untuk menjaga temperatur coil evaporator dengan memutus dan menyambung arus pada kopling kompresor.

Gambar 3.23. Thermostat kompresor

commit to user


digilib.uns.ac.id

i. Relay atau kontaktor Relay atau kontaktor ini dihubungkan ke thermocouple reader untuk memutus arus pada pemanas air elektrik

Gambar 3.24. Relay atau kontaktor

j. Termometer Termometer yang digunakan dalam penelitian ini adalah termometer digital untuk mengukur temperatur ruangan.

Gambar 3.25. Termometer digital

k. Power Supply Switching Circuit Digunakan sebagai penyuplai arus listrik ke seluruh sistem dimana input tegangan 220 V – 240 V, output tegangan dan arus yang dihasilkan 12 – 13,8V, 40A DC. Pada penelitian ini Switching Circuit yang digunakan berjumlah 2 buah dengan output arus 40A DC dan 22A DC.

Gambar 3.26. Power switching circuit commitsupply to user


digilib.uns.ac.id

l. Timbangan digital (digital scale) Timbangan digital ini digunakan untuk menimbang massa air tawar (fresh water) yang telah dihasilkan.

Gambar 3.27. Timbangan digital.

m. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mencatat selang waktu yang diperlukan dalam produksi air tawar

Gambar 3.28. Stopwatch

n. Gelas Ukur Gelas ukur digunakan untuk menampung jumlah air tawar (fresh water) yang dihasilkan oleh sistem pada selang waktu tertentu.

Gambar 3.29. Gelas Ukur

commit to user


digilib.uns.ac.id

o. Pemanas air elektrik (Electric Water Heater) Pemanas ini digunakan untuk memanaskan air laut dalam bak penampung. Pemanas yang digunakan berjumlah 3 buah.

Gambar 3.30. Pemanas air elektrik (Electric Water Heater)

p. Bak penampung air laut Digunakan untuk menampung air laut.

Gambar 3.31. Bak penampung air laut

q. Bak penampung air tawar (fresh water) Digunakan untuk menampung air tawar (fresh water) yang telah dihasilkan.

Gambar 3.32. Bak penampung air tawar (fresh water)

commit to user


digilib.uns.ac.id

r. Katup bola (Ball valve) Digunakan untuk mengatur laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan.

Gambar 3.33. Katup bola (Ball valve)

s. Rotameter Digunakan untuk mengukur laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan.

Gambar 3.34. Rotameter

3.4 Peralatan Pendukung dalam Sistem Desalinasi a. Manifold gauge, untuk mengetahui tekanan dan mengatur refrigeran saat recharghing. b. Flaring dan sweaging, untuk memperbesar diameter pipa. c. Leak detector, untuk mengetahui terjadinya kebocoran pada pipa. d. Selang refrigeran, sebagai jalan masuknya refrigeran ke dalam sistem. e. Pembengkok pipa untuk membengkokkan pipa. f. Kunci pas, kunci Inggris, dan obeng untuk membuka dan mengunci nut pipa dan mur baut. g. Tube cutter, untuk memotong pipa. h. Filler digunakan untuk menyambung pipa. i. Soldier dan tenol digunakan untuk menyoldier kabel yang akan disambung. j. Saklar listrik digunakan sebagai pemutus dan penyambung arus. commit to user


digilib.uns.ac.id

k. Bor digunakan untuk melubangi aklirik. l. Mini drill digunakan untuk melubangi pipa yang akan dipasangkan termokopel. m. Gerinda untuk memotong besi yang digunakan sebagai rangka dan menghaluskan kayu yang telah selesai dilakukan pengerjaan. n. Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Uap yang berlebihan pada sistem dapat memperpendek umur operasi filter-dryer dan penyumbatan khususnya pada bagian sisi tekanan rendah seperti katup ekspansi. Untuk hasil yang baik vakum sistem hingga tekanan berada dibawah 500 mikron Hg (Training Manual, 2004). o. Lem silikon untuk menutup bagian-bagian kecil untuk mencegah terjadinya kebocoran. p. Klem digunakan untuk mengencangkan selang untuk mencegah terjadinya kebocoran. q. Gas las dan pemantik.

(a)

(b)

(b)

commit to user

(d)


digilib.uns.ac.id

(e)

(f)

(g)

(h)

(i)

(j)

(k)

(l)

commit to user


digilib.uns.ac.id

(m)

(n)

(o)

(p)

(q)

3.5 Prosedur Penelitian Prosedur yang dilakukan dalam pengambilan data penelitian berdasarkan variasi laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan adalah sebagai berikut : 3.5.1. Tahap Persiapan 1. Mempersiapkan dan memasang seluruh alat yang digunakan dalam pengujian, seperti : pompa sentrifugal, thermostat dan kontaktor beserta termokopel, pemanas air listrik, lampu halogen, fan, dan sistem pompa kalor serta alat pendukung lainnya.

commit to user


digilib.uns.ac.id

3.5.2. Tahap Pengujian 1. Sebelum refrigeran masuk ke sistem, sistem harus divakum terlebih dahulu sampai tekanan 76 cmHg. Kemudian didiamkan beberapa saat kurang lebih 10 menit untuk memastikan apakah sistem mengalami kebocoran. Apabila tekanan pada pressure gauge naik maka dipastikan bahwa sistem terdapat kebocoran sehingga perlu tindakan untuk mengatasinya. 2. Mengisi refrigeran ke dalam sistem sampai tekanan tertentu dan mencatat berapa massa refrigeran yang telah dimasukkan ke dalam sistem. 3. Menghidupkan pemanas listrik untuk memanaskan air laut sampai temperatur 45 0C. 4. Menghidupkan semua fan. 5. Menghidupkan power supply dan menjalankan sistem pompa kalor. 6. Menghidupkan pompa sentrifugal untuk mengalirkan air laut (feed water) ke sistem serta mengatur laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan sebesar 100 L/jam. 7. Data diambil setelah 10 menit pertama dengan tujuan untuk menstabilkan temperatur udara yang akan masuk ke sistem. 8. Mencatat seluruh data temperatur, tekanan, laju aliran massa refrigeran dan produksi air tawar setiap 20 menit selama 180 menit. 9.

Data diperoleh sebanyak 9 kali untuk setiap variasi laju aliran massa air laut.

10. Sistem harus dikondisikan seperti semula atau distabilkan terlebih dahulu untuk sesi pengujian yang lain. 11. Percobaan diulangi untuk variasi laju aliran volumetrik air laut sebesar 150 L/jam. 12. Mengulangi langkah (3) – (10). 13. Percobaan diulangi untuk variasi laju aliran volumetrik air laut sebesar 200 L/jam. 14. Mengulangi langkah (3) – (10). 15. Percobaan diulangi untuk variasi laju aliran volumetrik air laut sebesar 250 L/jam. 16. Mengulangi langkah (3) – (10). commit to user


digilib.uns.ac.id

17. Setelah melakukan percobaan mematikan pemanas air, pompa air, semua fan, motor listrik, kompresor, kemudian power supply.

3.6 Analisa Data Dari data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu dengan melakukan perhitungan terhadap: · Volume air tawar yang dihasilkan · Besarnya nilai COPHP pada sistem pompa kalor Berdasarkan data hasil pengujian, yaitu besarnya tekanan suction dan discharge pada kompresor, kondensor, dan evaporator; temperatur refrigeran yang masuk dan keluar pada evaporator, temperatur refrigeran yang masuk dan keluar pada kondensor, temperatur sebelum dan sesudah humidifier sehingga dapat diketahui sifat - sifat refrigeran dan efisiensi dari setiap komponennya. Setelah sifat - sifat dari refrigeran diketahui maka selanjutnya dapat dilakukan perhitungan dan analisis. Dari perhitungan tersebut dapat dibuat grafik - grafik hubungan laju aliran volumetrik air laut dengan produksi air tawar (fresh water) dan waktu, laju aliran volumetrik air laut terhadap nilai COPHP dengan waktu.

commit to user


digilib.uns.ac.id

3.7 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Persiapan unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi

Variasi laju aliran massa air laut

Pengambilan data Temperatur refrigeran Tekanan refrigeran Temperatur udara sebelum dan sesudah humidifier Temperatur udara sebelum dan sesudah dehumidifier Produksi air tawar (fresh water)

Debit aliran massa refrigeran Analisa data Volume air tawar yang dihasilkan Coeeficient of Performance Aktual (COPHP aktual)

Hasil analisa data Pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap unjuk kerja unit desalinasi berbasis pompa kalor dengan menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi

Kesimpulan commit to user Selesai


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV DATA DAN ANALISIS

Data yang diperoleh dalam pengujian ini, yaitu: volume air tawar yang dihasilkan, tekanan, temperatur, dan laju aliran massa refrigeran. Sistem Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi dijalankan selama 180 menit pada setiap variasi pengujian dan pengambilan data dilakukan setiap 20 menit.

4.1. Data Penelitian Pengujian Unit Desalinasi Berbasis Pompa Kalor Dengan Menggunakan Proses Humidifikasi dan Dehumidifikasi dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas dan Thermodinamika Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4.1.1. Menentukan Temperatur dan Tekanan Sistem Pompa Kalor Dari hasil pengamatan suhu dan tekanan saat pengujian dengan variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam pada menit ke-20, diperoleh data sebagai berikut: 44,8 ºC 1,2045 MPa

57,8 ºC 1,4803Mpa

32,1 oC

KONDENSOR

RECEIVER

HIGH PRESSURE GAUGE

o

42,8 C 1,1011 MPa

KOMPRESOR

LOW PRESSURE GAUGE

FLOW RATE o

42,8 C KATUP EKSPANSI

EVAPORATOR

6,2 ºC 0,3978 MPa

3,2 ºC 0,3426 MPa

Gambar 4.1 Data temperatur dan tekanan menit ke-20 variasi laju aliran volumetrik air to lautuser 100 l/jam commit


digilib.uns.ac.id

Selanjutnya data temperatur dan tekanan untuk setiap variasi tercantum dalam lampiran. 4.1.2. Proses yang terjadi pada unit desalinasi berbasis pompa kalor menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Proses yang terjadi pada unit desalinasi berbasis pompa kalor menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke 20 variasi laju aliran volumetrik air laut 250 l/jam dapat dilihat pada diagram psikrometrik dibawah ini. Dan diperoleh data sebagai berikut: Pressure: 101325 Pa 20 0

21 0

22 0

19 0 18 0 22 0

17 0

5 1.0

16 0 15 0

21 0

50

40

20 0

14 0 19 0

13 0 12 0

40

18 0

90

80 20b

70

30

40

20

12 0

20a

20c

10

% 80

10

% 60 % 40

0

-20

-10

0

10

10

10 0

90

80

20%

0 0.8

-10 -20

5 0.8

-20

11 0

(a) /kg cu.m

0 -10

-30

14 0

20

me olu 0 V 0.9

Sa tur ati on

30 20

15 0

13 0

5 0.9

tem pe rat ure -

50

-30

16 0

30

de gC

60

Humidity ratio - g/kg(a)

En th al py -

17 0

10 0

0 1.0

kJ /k g( a)

11 0

20 30 Dry bulb temperature - deg C

40

50

60

70

Gambar 4.2. Proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20 variasi laju aliran volumetrik air laut 250 l/jam

Titik

DB (°C)

WB (°C)

RH (%)

w (g/kg)

v (m3/kg)

h (kj/kg)

20a

27,7

23,5

70,573

16,600

0.8783

70,211

20b

33,8

31,5

85,029

28,884

0.9052

108,002

20c

21

20

91,392

14,335

0.8522

57,516

Tabel 4.1. Data proses humidifikasi dan dehumidifikasi pada menit ke-20 laju commit to user aliran volumetrik air laut 250 l/jam


digilib.uns.ac.id

4.1.3. Data volume air tawar yang dihasilkan untuk seluruh variasi laju aliran volumetrik air laut. Dari hasil pengamatan volume air tawar yang dihasilkan untuk setiap variasi laju aliran volumetrik air laut adalah sebagai berikut: Tabel 4.2. Volume air tawar yang dihasilkan untuk setiap laju aliran volumetrik air laut Volume air tawar yang dihasilkan ( ml )

waktu ( menit )

100 l/jam

150 l/jam

200l/jam

250l/jam

20

380

400

420

450

40

700

790

840

800

60

1040

1190

1260

1250

80

1400

1590

1675

1720

100

1760

1990

2100

2160

120

2120

2390

2520

2620

140

2470

2740

2940

3100

160

2840

3140

3340

3600

180

3200

3520

3670

4100

4.1.4. Perhitungan COP aktual Pada siklus aktual terjadi perbedaan bila dibandingkan dengan siklus ideal, antara lain: 1. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan evaporator. 2. Adanya proses pembawah dingin (sub-cooling) cairan yang meninggalkan kondensor sebelum memasuki alat ekspansi. 3. Pemanasan lanjut uap (superheating) yang meninggalkan evaporator sebelum memasuki kompresor. 4. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi (kompresi tak isentropik) dan terdapat ketidakefisienan yang disebabkan oleh gesekan dan kerugiankerugian lain. 5. Proses ekspansi berlangsung non-adiabatik.

commit to user


digilib.uns.ac.id

Skema siklus aktual: P

2 3

4

2a

1

h

Gambar 4.3. Diagram p-h siklus aktual

Contoh perhitungan. 1. Menghitung COPaktual. Sesuai dengan persamaan (2.2), maka: ·

Q m ref (h2 a - h3 ) COPaktual = kond = Wkomp · m ref (h2 a - h1 )

dimana: h1 = Enthalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg) h2a = Enthalpi refrigeran masuk kondensor (kJ/kg) h3 = Enthalpi refrigeran keluar kondensor (kJ/kg) Data pengujian menit ke-20 dengan variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam. Titik 1. (Kondisi Uap panas lanjut keluar evaporator) T1 = 3,2 ºC

h1 = 248,62 kJ/kg

P1 = 0,3426 MPa Titik 2a. (Kondisi Uap panas lanjut masuk kondensor) T2 = 57,8 ºC

h2a = 278,35 kJ/kg

P2 = 1,4803 MPa Titik 3. (Kondisi cairan bawah dingin keluar kondensor ) T3 = 44,8 ºC P3 = 1,2045 MPa

h3 = 113,44 kJ/kg commit to user


digilib.uns.ac.id

Titik 4. (Kondisi campuran uap dan cairan masuk evaporator ) P4= 0,3978 MPa

x = 0,3218

h4 = h3 = 113,44 kJ/kg COPaktual =

(h2 a - h3 ) (h2a - h1 )

=

278,35 - 113,44 164,92 = = 5,5478 278,35 - 248,62 29,73

Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel COPaktual secara keseluruhan untuk variasi water storage volume 100 l sebagai berikut: Tabel 4.3. COPaktual untuk variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam. Waktu

Enthalpi (kJ/kg)

h1 - h4

h2a-h1

h2a-h3

COP

(menit) 20

h1 248,62

h2a 278,35

h3 113,44

h4 113,44

kJ/kg 135,19

kJ/kg 29,73

kJ/kg 164,92

55,478

40

248,62

278,78

113,44

113,44

135,19

30,16

165,35

54,824

60

249,19

278,39

113,74

113,74

135,45

29,21

164,65

56,379

80

249,00

278,61

113,74

113,74

135,26

29,61

164,87

55,677

100

249,19

278,35

113,44

113,44

135,75

29,16

164,92

56,553

120

249,19

278,35

113,44

113,44

135,75

29,16

164,92

56,553

140

249,19

278,61

114,05

114,05

135,14

29,42

164,57

55,931

160

248,81

278,61

112,67

112,67

136,14

29,80

165,94

55,680

180

248,81

278,39

112,67

112,67

136,14

29,58

165,72

56,017

Tabel 4.4. COPaktual seluruh variasi laju aliran volumetrik air laut waktu (menit) 20 40 60 80 100 120 140 160 180

100 L/1jam 5,5478 5,4824 5,6379 5,5677 5,6553 5,6553 5,5931 5,568 5,6017

COP hp 150 200 L/jam L/jam 5,2962 5,2601 5,1733 5,2656 5,3729 5,195 5,3182 5,3145 5,3182 5,3666 5,373 5,3732 5,373 5,3871 5,3887 5,367 5,2962 5,348

commit to user

250 L/jam 5,384 5,4137 5,291 5,2299 5,2714 5,2213 5,328 5,4001 5,2157


digilib.uns.ac.id

4.1.5. Perhitungan volume air tawar yang dihasilkan Sesuai dengan persamaan (2.3). maka: ¦ =

dimana:

¦ (

-

) dt

¦ = laju air yang dihasilkan selama proses (kg/jam) ¦ = laju aliran massa udara (kg/s)

= rasio kelembaban udara sebelum melewati evaporator (kg/kg)

= rasio kelembaban udara setelah melewati evaporator (kg/kg) t

= periode (jam/hari)

Data pengujian menit ke 20 variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam Sebelum dehumidifier Tdb = 33.2 ºC

w = 26.9838 g/kg

Twb = 30.5 ºC

ρ = 1.104 kg/¦

Sesudah dehumidifier Tdb = 21 ºC

w = 14.3336 g/kg

Twb = 20 ºC Kecepatan udara dalam duct V= 0.156318 m/s Luas penampang duct A= 0.156 ¦

Densitas air laut

ρ = 1041 kg/¦ Sehingga: ¦ = ρ.V.A

= 1.104 kg/¦ . 0.156318 m/s. 0.156 ¦ = 0.02692 kg/s

Volume air yang dihasilkan selama 20 menit pertama variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam: ¦ =

¦ (

-

) dt

= 0,02692 kg/s.( 26,9838 g/kg-14,3336 g/kg ).1200 s = 408,678 g = 0,408678 kg

commit to user


v

digilib.uns.ac.id

=¦ ρ

= 0,408678 kg/1041 kg/¦ = 3,925821 . 10 = 392,58 ml

¦

Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel volume air tawar yang dihasilkan secara keseluruhan untuk variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam: Tabel 4.5. Volume air tawar yang dihasilkan untuk laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam waktu (menit) 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Sebelum Dehumidifier win ρ g/kg kg/m3 26,9838 27,6223 27,0706 26,9404 26,6497 26,563 26,6497 27,6223 27,6223

1,104 1,103 1,105 1,104 1,106 1,105 1,106 1,103 1,103

Sesudah Dehumidifier w out g/kg

V m/s

A m2

∆w g/kg

14,3356 14,3356 15,0205 15,0205 14,4198 15,0205 14,8291 14,8291 15,0205

0,156318 0,156318 0,156318 0,156318 0,156318 0,156318 0,156318 0,156318 0,156318

0,156 0,156 0,156 0,156 0,156 0,156 0,156 0,156 0,156

12,6482 13,2867 12,0501 11,9199 12,2299 11,5425 11,8206 12,7932 12,6018

Volume air tawar hasil perhitungan ml 392,52 411,96 374,29 369,92 380,22 358,53 367,50 396,66 390,73

commit to user


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.6. Volume air tawar hasil perhitungan untuk seluruh laju aliran volumetrik air laut waktu (menit) 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Akumulasi Produksi air tawar (ml) 100 150 200 250 l/jam l/jam l/jam l/jam 392,52 407,55 434,86 451,99 411,96 403,98 444,53 503,41 374,29 420,74 438,36 502,05 369,92 422,94 443,47 512,56 380,22 422,23 434,34 523,03 358,53 433,15 438,98 510,72 367,50 422,89 442,88 502,05 396,66 407,73 432,95 511,89 390,73 422,23 434,14 504,09

4.2. Analisis Data a.

Pengaruh variasi laju aliran volumetrik air laut terhadap volume air tawar yang dihasilkan. Gambar 4.3. menunjukkan grafik volume air air tawar yang dihasilkan

terhadap waktu dengan variasi laju aliran volumetrik air laut. Dari gambar 4.3. dapat dilihat bahwa volume air tawar yang dihasilkan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya laju aliran voumetrik air laut yang diumpankan. Hal tersebut karena semakin banyak volume air laut yang dispraykan oleh sprinkler ke dalam sistem maka semakin besar pula kesempatan udara untuk berkontak dengan air laut yang sebelumnya telah dipanaskan terlebih dahulu. Sehingga semakin besar laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan maka udara yang keluar dari humidifier juga semakin banyak membawa massa uap air. Volume air tawar yang dihasilkan setiap 20 menit pada setiap variasi laju aliran volumetrik tertentu relatif sama. Hal tersebut karena laju aliran volumetrik air laut, temperatur air laut, kecepatan udara serta panas kondensor yang digunakan untuk menghasilkan udara kering yang dialirkan ke dalam sistem untuk setiap variasi pengujian relatif sama. Perbedaan antara jumlah volume air tawar hasil pengamatan dengan volume air tawar hasil perhitungan karena tidak semua air tawar yang dihasilkan melalui pengembunan pada evaporator jatuh ke dalam bak penampung. commit to user


digilib.uns.ac.id

Akumulasi Produksi Air Tawar (ml)

4500 4000

100 L/1jam

3500

150 L/jam

3000

200 L/jam

2500

250 L/jam

2000 1500 1000 500 0 20

40

60

80

100

120

140

160

180

Waktu (menit)

Gambar 4.3. Grafik hubungan akumulasi produksi tawar terhadap variasi laju aliran volumetrik air laut dan waktu

b. Pengaruh laju aliran volumetrik air laut terhadap COPHP. Gambar 4.4. menunjukkan grafik hubungan antara laju aliran volumetrik air laut terhadap COPHP aktual dari sistem. Dari gambar 4.4. dapat dilihat bahwa nilai COPHP tertinggi dari sistem terdapat pada variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam. Hal ini disebabkan karena pada variasi laju aliran volumetrik 100 l/jam adalah variasi yang memiliki beban pendinginan paling rendah terhadap sistem pompa kalor dibanding variasi laju aliran volumetrik yang lain. Sedangkan seiring dengan naiknya laju alirn volumetrik air laut maka beban pendinginan yang diterima sistem pompa kalor juga akan semakin meningkat. Nilai COPHP pada setiap variasi relatif sama pada saat sistem dijalankan. Hal ini karena sistem menerima beban pendinginan sama selama dijalankan pada setiap variasinya.

commit to user


digilib.uns.ac.id

7

COP hp

6

5 100 L/1jam 150 L/jam

4

200 L/jam 3 0

20

40

60

80 100 120 waktu (menit)

140

160

180

Gambar 4.4. Grafik hubungan COP hp sistem terhadap laju aliran volumetrik air laut dan waktu

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan Berdasarkan analisis data dan pembahasan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1.

Volume produksi air tawar meningkat seiring dengan peningkatan laju aliran volumetrik air laut yang diumpankan.

2.

Volume air tawar rata-rata yang dihasilkan tiap 20 menit pada setiap variasi laju aliran volumetrik air laut adalah: a) Laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam: 360 ml b) Laju aliran volumetrik air laut 150 l/jam: 400 ml c) Laju aliran volumetrik air laut 200 l/jam: 420 ml d) Laju aliran volumetrik air laut 250 l/jam: 480 ml

3.

COPHP tertinggi dari sistem berada pada variasi laju aliran volumetrik air laut 100 l/jam dan pada variasi laju aliran volumetrik yang lain memiliki nilai COPHP hampir sama.

5.2. Saran Berdasarkan

pengalaman

yang

diperoleh

dari

penelitian

ini,

direkomendasikan beberapa saran sebagai berikut: 1.

Perlu diadakan penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh kecepatan udara di dalam duct terhadap produktivitas air tawar yang dihasilkan.

2.

Perlu diadakan penelitian mengenai pengaruh tingkat kelembutan spray air tehadap produktivitas air tawar yang dihasilkan.

commit to user

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

Recommend Documents