Date post: | 06-Jul-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | pipin-azrin-screonietich |
View: | 242 times |
Download: | 0 times |
of 47
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
1/47
HALAMAN PENGESAHAN
Proposal Skripsi dengan judul :
“Kaji Eksperimen Sistem Pendingin Adsorpsi Double Bed Adsorber
Kapasitas Pendinginan 5000 BTU!r dengan Pasangan Kar"on Akti#$
Metano% se"agai Adsor"en$Adsor"at&
yang dipersiapkan dan disusun oleh :
Pipin A'rin
N(M) *+0,**-5,+
Program Studi Teknik Mesin S1, Fakultas Teknik Universitas Riau,
Telah diseminarkan di hadapan Tim Pembanding pada tanggal 1 Maret !"1#
SUSU$%$ T&M P'M(%$)&$*
$%M%+$&P P%R%F
.om/ ST) M)Eng
$&P# 1-."-!/ !""."1 1 ""1
(1an K2rnia1an ST) MT
$&P# 1-".!/ !""."1 1 ""!
Menyetujui,
Pembimbing Utama
3r) A1a%2din Martin ST) MT
$&P# 1-!"0"1 !""""0 1 ""0
Mengetahui,
Program Studi Teknik Mesin S1
etua,
3odi So#/an Arie# ST) MT
$&P# 1-21!"! !""2"1 1 ""-
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
2/47
.(NGKASAN
)alam penelitian ini, sistem pendingin adsorpsi dengan karbon akti3 sebagai
adsorben dan metanol sebagai adsorbat, dan per3orma sistem diteliti se4ara
eksperimental dalam berbagai kondisi kerja# Sistem pendingin adsorpsi terdiri dari
dua adsorber u-tube dengan struktur finned tube, evaporator, kondensor, satu
pemanasan dan satu pendinginan, dan dilengkapi dengan alat ukur dan komponen
sistem tambahan# )alam kondisi operasi standar, suhu masuk air pendingin
adsorber sekitar !.4!˚5, suhu desorpsi 2. 65, suhu evaporasi 1" 65 dan 7aktu
adsorpsi ." menit, desorpsi 12 menit# )engan beban pendinginan 1,/- k8#
Kata K2ni 6 %dsorpsi, )esorpsi, Two Bed , %dsorben9arbon %kti3, %dsorbat9
Metanol
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
3/47
3A7TA. (S(
alaman
%;%M%$ P'$*'S%%$##################################################################################i
R&$*%S%$##########################################################################################################ii
)%FT%R &S##########################################################################################################iii
)%FT%R *%M(%R##############################################################################################iv
)%FT%R T%(';###################################################################################################vi
1#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
4/47
3A7TA. GAMBA.
alaman
*ambar #1 Perbandingan arakteristik %dsorpsi dengan Pasangan %dsorpsi#####-
*ambar #! Struktur arbon %kti3########################################################################2
*ambar #0 arbon %kti3 Untuk 'ksperimen#######################################################
*ambar #/ Parameter arbon %kti3#####################################################################
*ambar #. Pemilihan Si3at Fisik pada Silika *el##############################################1"
*ambar # Silika *el##########################################################################################11
*ambar #- Susunan Si=/ dalam Silika *el#######################################################11
*ambar #2 ristal Cell
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
5/47
*ambar #!2 Pengaruh Suhu Inlet %ir Pendingin pada S5P dan 5=P##################!2
*ambar #! Pengaruh ;aju %liran Massa %ir Pendingin S5P dan 5=P#############!
*ambar #0" Pengaruh Suhu @'vaporasiA Inlet %ir yang )idinginkan#################0"
*ambar #01 Pengaruh ;aju %liran Massa %ir )idinginkan S5P dan 5=P#########0"
*ambar #0! Pro3il 'ksperimen Suhu Perpindahan alor Fluida#########################01
*ambar #00 Scheatic of Basic Adsorption Cycle##############################################0!
*ambar #0/ Basic Adsorption !efrigeration Cycle#############################################0!
*ambar -#1 Temperatur 'vaporasi Pasang erja Sistem Pendingin %sorpsi######00
*ambar -#! 5=P untuk Pasangan erja Sistem Pendingin %dsorpsi##################00
*ambar -#0 )iagram %lir Penelitian Tugas %khir###############################################0.
*ambar -#/ Skema %lat Sistem Pendingin %dsorpsi Double Bed Adsorber #######0
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
6/47
3A7TA. TABEL
alaman
Tabel 2#1
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
7/47
*) 82d2%
aji 'ksperimen Sistem Pendingin %dsorpsi Double Bed Adsorber
apasitas Pendinginan .""" (TU+hr dengan Pasangan arbon %kti39Metanol
sebagai %dsorben9%dsorbat#
+) Latar Be%akang
Pembangunan berkelanjutan adalah pen4arian umum bagi orang9orang di
seluruh dunia dan peman3aatan energi merupakan unsur utama# Umumnya, energi
akan dikonsumsi dalam jumlah besar karena ekonomi masyarakat berkembang
pesat, dan pen4emaran lingkungan terjadi di mana9mana# (agaimana untuk
mengkoordinasikan keseimbangan antara peman3aatan energi, pengembangan
ekonomi, dan perlindungan lingkungan, ini merupakan salah satu strategi yang
paling penting bagi pembangunan berkelanjutan# (erkaitan dengan perlindungan
lingkungan, "#on Depletion Potential @=)PA oleh chlorofluorocarbons @5F5sA,
yang menyebabkan sinar ultraviolet dari matahari yang kurang diblok dan dengan
demikian mengan4am kehidupan di bumi, telah laBim diakui di seluruh dunia#
5F5s adalah Bat yang sangat penting dalam re3rigerasi kompresi# Sebagai jenis Bat
pengganti, 5F5s @hydrochlorofluorocarbonA hanya dapat diman3aatkan
sementara karena 5F5s juga memiliki pengaruh negati3 pada penipisan lapisan
oBon tersebut#
5F5s menghasilkan e3ek rumah ka4a menjadi lebih banyak, akibatnya
panas bumi meningkat# Menemukan teknologi yang hanya mengkonsumsi sedikit
listrik yang dapat digunakan dalam %5 @ Air Conditioning A sangatlah penting, ini
berkaitan dengan peme4ahan masalah yang disebabkan oleh teknologi re3rigerasi
kompresi tradisional# Permintaan untuk peningkatan listrik sebagai masyarakat
berkembang# Menurut data oleh departemen energi %S antara !""0 dan !""/,
listrik yang dikonsumsi oleh %5 dimusim panas adalah 1.,/C dari total
pemakaian listrik# )i 5ina juga, misalnya, di ota Shanghai, di musim panas
pemakaian listrik oleh %5 men4apai /.9. C menurut data yang dikumpulkan
dari tahun !"1"#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
8/47
2
listrik hanya sekitar /"9."C, dan ada sejumlah besar energi lainnya yang
dilepaskan ke lingkungan sebagai limbah panas pada suhu sekitar -"9!"" ˚5#
Mengembangkan teknologi re3rigerasi yang dikendalikan oleh panas
energi surya merupakan solusi untuk penghematan energi# Teknologi penyerapan
pendinginan yang dikendalikan oleh panas kelas rendah dan meman3aatkan green
refrigerant , dikoordinasikan dengan persyaratan berkelanjutan energi saat ini dan
perkembangan lingkungan# Pertama, teknologi sorption memerlukan sedikit
listrik# edua, re3rigeran untuk re3rigerasi sorption umumnya adalah Bat pada air,
amonia, dan metanol, dan sebagainya# $reen refrigerants adalah re3rigeran yang
nilainya nol untuk "#onosphere Depletion Potential @=)PA dan nol untuk *8P
@$reenhouse %aring Potential A#
Sebagai jenis teknologi penyerapan, adsorpsi re3rigerasi telah menjadi
perhatian lebih sejak 1-"9an#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
9/47
3
akti39metanol# Selain itu, karbon akti39R10/a juga telah dianggap sebagai
pasangan kerja adsorpsi 3isik# emudian pasangan kerja adsorpsi kimia yang khas
adalah 5a5l! amonia yang memiliki kapasitas adsorpsi yang besar# Untuk
pasangan senya7a adsorpsi salah satu 4ontoh adalah 4ampuran karbon akti3 dan
5a5l! @5hen, et al, !"".A#
(erdasarkan penelitian hali3a @!"11A, dengan melakukan penelitian
e&periental study on two beds adsorption chiller with regeneration dengan
menghasilkan e3ek pendinginannya dapat tetap berlanjut# Temperatur evaporator
" o5, temperatur kondensor /" o5, temperatur air !. o5, dan temperatur air
panas adalah -"o59 1""o5, sehingga menghasilkan 5=P "#/"0#
Penelitian assan @!"10A, dengan melakukan penelitian untuk pasangan
karbon akti3+methanol untuk pembuatan es menggunakan sistem pendingin
adsoprsi dengan temperatur evaporator 9. o5, temperatur kondensor 0. o5,
temperatur regenerasi mulai dari -/#. o591!" o5# )i mana tekanan di evaporator
adalah !#1 kPa dan tekanan di kondensor !-#- kPa# asil yang diperoleh adalah
5=P dari sistem ini adalah "#1 dan dapat menghasilkan es sebesar !- kg per
siklus pada temperatur evaporator 9. o5 dan temperatur air !. o5#
(erdasarkan penelitian (ahrami, et al @!"1.A, dengan melakukan
penelitian tentang adsorption cooling syste dengan menggunakan wol'erine
tube 0+/ in4i dan plain tube 0+/ in4i menghasilkan temperatur air yang keluar dari
evaporator 1/D 5 dengan lamanya 7aktu """ detik# Penelitian yang sedang
dilakukan penulis tentang kaji eksperimen sistem pendingin adsorpsi double bed
adsorber kapasitas .""" btu+hr pasangan karbon akti39metanol sebagai adsorben9
adsorbat dengan menggunakan tube stainless steel 0+2 in4i dengan tipe ss 0"/dengan 7aktu adsorpsi ." menit dan menghasilkan temperatur air yang keluar
dari evaporator 1" D5#
Penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh %li, et al @!"1.A, dengan
melakukan penelitian tentang e&periental in'estigation on adsorption capacity
of a 'ariety of acti'ated carbon(refrigerant pairs dengan menggunakan tabung
adsorber dari material gal'ani#ed steel dengan u-tube structure menggunakan
copper dan fin and tube alumanium persegi panjang# Sedangkan penelitian yang
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
10/47
4
dilakukan penulis, tabung adsorber yang digunakan dari material stainless steel 1"
in4i tipe ss 01; dengan u-tube structure menggunakan stainless steel 01; dan
fin tube stainless steel circle# )alam penelitian ini hanya saja proses desorpsi
untuk heat source tidak bisa melebihi dari temperatur 1"" ˚5#
Untuk double bed adsorber siklusnya hampir sama dengan siklus single
bed adsorber , hanya disaat terjadinya adsorpsi juga sekaligus terjadi desorpsi#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
11/47
5
!# Metanol yang digunakan adalah metanol berkadar 2C#
0# alor yang disalurkan untuk memanaskan adsorben pada saat desorpsi
adalah air panas dari heater dengan temperatur 2. ˚5, suhu desorpsi harus
2. ˚5# Untuk mendinginkan adsorben pada saat adsorpsi adalah air yang
dalam temperatur lingkungan yaitu !-4!˚5#
/# 8aktu adsorpsi pada double bed adsorber ." menit @8ang, et al, !"1/A#
8aktu desorpsi double bed adsorber 12 menit @%tiya, et al, !"1/A#
.# Eariasi 7aktu desorpsi pada adsorber adalah .. menit, -. menit, . menit
@?, et al, !"1/A#
# Eariasi air pada evaporator adalah 1# kg+min, 0# kg+min, .# kg+minṁ
@?, et al, !"1/A#-# ;aju aliran massa air panas @ṁhot A adalah -#. kg+min @?, et al, !"1/A#
2# ;aju aliran massa air pendingin adsorber @ṁcool ad A adalah - kg+min @?, et al,
!"1/A#
# ;aju aliran massa air dingin kondensor @ṁcool konA adalah . kg+min @?, et al,
!"1/A#
1"# Pengujian dilakukan di ;aboratorium onversi 'nergi
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
12/47
6
ke dalam adsorben bed# Sementara adsorber dipanaskan dalam siklus berikutnya,
adsorbat ini akan desorpsi pada suhu tinggi ke kondensor# Pressure 'essel dan
check 'al'es yang digunakan untuk meningkatkan nilai tekanannya# Sisa dari
sistem pendingin tetap sama seperti sistem kompresi uap yang berisikan perangkat
evaporator, kondensor dan ekspansi @*hose, et al, !"1.A#
:)+) Adsor"en dan Adsor"at
(eberapa pasangan kerja untuk adsorpsi padat# Untuk pengoperasian
keberhasilan sistem adsorpsi padat, ketepatan memilih media kerja merupakan
sangat penting# Untuk aplikasi pendingin, adsorben harus memiliki kapasitasserap tinggi pada suhu lingkungan dan tekanan rendah tetapi kurangnya kapasitas
serap pada suhu tinggi dan tekanan tinggi# %dsorben ditandai dengan si3at
permukaan seperti luas permukaan dan polaritas#
Menurut )as dan Sur @!"1"A, besarnya luas permukaan spesi3ik lebih baik
untuk menyediakan kapasitas adsorpsi besar, tetapi pada area permukaan internal
yang besar dengan volume terbatas pasti menimbulkan sejumlah besar pori9pori
berukuran ke4il antara permukaan adsorpsi# )istribusi ukuran pori pori pada
mikro yang menentukan aksesibilitas molekul adsorbat ke permukaan adsorpsi
internal, ini penting untuk karakteristik kapasitas pengisapan adsorben# Material
seperti saringan molekul Beolit dan karbon bisa direkayasa khusus untuk distribusi
ukuran pori yang tepat dan karenanya disetel untuk pemisahan tertentu,
(erdasarkan pembahasan di atas, pilihan untuk adsorben akan tergantung
terutama pada 3aktor93aktor berikut :
1# %dsorpsi tinggi dan kapasitas desorpsi, untuk men4apai e3ek pendinginan
yang tinggi#
!# onduktivitas termal baik, agar dapat mempersingkat 7aktu siklus#0# apasitas spesi3ik panas rendah#
/# Cheical sesuai dengan re3rigeran yang dipilih#
.# (iaya rendah dan tersedia luas#
)i sisi lain, adsorbat yang dipilih, yang merupakan re3rigeran atau 3luida
kerja harus memiliki sebagian besar termodinamika yang diinginkan dan si3at
perpindahan kalor :
1# 'vaporasi suhu di ba7ah " D5#
!# Panas laten tinggi per satuan volume#
0# )imensi molekul harus 4ukup ke4il untuk memungkinkan adsorpsi mudah#
/# onduktivitas termal yang tinggi#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
13/47
7
.# Stabilitas termal baik#
# Eiskositas rendah#
-# Panas spesi3ik rendah#2# non9bera4un, non9terbakar, non9korosi3#
# Stabil se4ara kimia dalam rentang suhu kerja#
(erdasarkan kriteria di atas, beberapa pasangan kerja yang sesuai adalah
Beolit9air, pendingin Beolit9organik, silika gel9air, dan karbon akti39metanol dalam
sistem adsorpsi padat#
*ambar #1 Perbandingan arakteristik %dsorpsi dengan Pasangan %dsorpsi
@%hmed, et al, !"10A
:)+)*) Adsor"en
a# arbon %kti3
arbon akti3 diproduksi oleh bahan seperti kayu, tanah gambut,
batubara, minyak 3osil, tulang, tempurung kelapa, batu biji9bijian, dan
sebagainya# Mikrokristal untuk karbon akti3 adalah enam unsur karbon
atom 4in4in, dan umumnya ukuran mikrokristal adalah !,0 G ", nm# ;uas
permukaan karbon akti3 umumnya antara ."" dan 1."" m!+g# arbon akti3
akan berbeda jika bahan berkarbon asli atau teknik produksi yang berbeda,
yang akan mempengaruhi per3orma adsorpsi#
Misalnya, karbon akti3 yang dihasilkan oleh sisa minyak bumi atau
batubara hangus memiliki pori mikro ke4il, area permukaan besar, dan
densitas tinggi, sedangkan karbon akti3 yang dihasilkan dari batubara
4oklat memiliki pori mikro besar, luas permukaan ke4il, dan densitas
rendah# inerja adsorpsi karbon akti3 dipengaruhi oleh kelompok9
kelompok 3ungsional yang dihubungkan ke 4in4in carboatoic# Misalnya,
kelompok alkena meningkatkan kinerja adsorpsi, sedangkan kelompok
sul3onik akan menguranginya# elompok 3ungsional asam akan
meningkatkan adsorpsi selektivitas @8ang, et al, !"1/A#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
14/47
8
*ambar #! Struktur arbon %kti3
@8hite * !"1!A
Struktur bersih pada pori9pori karbon akti3 tersusun atas saluran yang
tidak teratur yang memiliki luas pori yang lebih besar di permukaan
butiran, dan daerah pori sempit di dalam butiran# Perbedaan antara karbon
akti3 dan jenis adsorben lainnya adalah 4iri94iri permukaan# Penyerapan
panas pasangan karbon akti3 lebih rendah dibandingkan jenis lain dari
pasangan adsorben 3isik# Pori9pori dikarbon akti3 diklasi3ikasikan menjadi
tiga jenis: mikropori @diameter pori kurang dari !" nmA, mesopori diameter
pori !"9!"" nm dan pori makro di atas !"" nm @8hite, !"1!A#
*ambar #0 arbon %kti3 'ksperimen
@%stina, !"10A
Per3orma adsorpsi pendingin pada serat karbon akti3 dengan karbon
akti3, umumnya 5=P dapat meningkat 1"9!"C, dan jumlah siklus adsorpsi
dapat ditingkatkan dengan dua sampai tiga kali# erugian dari serat karbon
akti3 adalah konduktivitas termal anisotropik, dan ketahanan panas lebih
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
15/47
9
tinggi antara serat dan dinding adsorber, bila dibandingkan dengan karbon
akti3 granular# )ensitas rendah juga merupakan kelemahan dari serat
karbon karena akan menurunkan kuantitas pengisian adsorben dalam
adsorber yang akan menyebabkan volume besar dalam sistem adsorpsi
@8ang, et al, !"1/A#
*ambar #/ Parameter arbon %kti3
@8ang, et al, !"1/A
Per3orma adsorpsi pendingin pada serat karbon akti3 dengan karbon
akti3, umumnya 5=P dapat ditingkatkan 1"9!"C, dan jumlah siklus
adsorpsi dapat ditingkatkan dengan dua sampai tiga kali# erugian dari
serat karbon akti3 adalah konduktivitas termal anisotropik, dan ketahanan
panas lebih tinggi antara serat dan dinding adsorber, bila dibandingkan
dengan karbon akti3 granular# )ensitas rendah juga merupakan
kelemahan dari serat karbon karena akan menurunkan kuantitas
pengisian adsorben dalam adsorber yang akan menyebabkan volume
besar dalam sistem adsorpsi @8ang, et al, !"1/A#
b# Silika *el
Silika gel telah menjadi objek dari banyak penelitian pendinginan
adsorpsi dalam beberapa tahun terakhir# al ini disebabkan kemampuan
penyerapan uap air karena struktur berpori 3isik pada silika gel dan luas
permukaan yang besar# Silika gel memiliki kemampuan adsorpsi dengan
menyerap ."C dari massa uap tanpa mengubah massa @8hite, !"1!A#
Silika gel merupakan jenis silika sintetis aorf , dan bersi3at kaku# Terdiri
dari biji9bijian yang sangat ke4il Si=/ terhidrasi# idroksil dalam struktur
merupakan komponen penting untuk adsorpsi karena polar dan dapat
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
16/47
10
membentuk ikatan hidrogen dengan polar oksida, seperti air dan alkohol#
emampuan adsorpsi silika gel meningkat ketika polaritas meningkat#
Satu hidroksil dapat menyerap satu molekul air#
*ambar #. Pemilihan Si3at Fisik pada Silika *el@8ang, et al, !"1/A
Setiap jenis silika gel hanya memiliki satu jenis pori, yang biasanya
terbatas dalam saluran yang sempit# )iameter pori silika gel umumnya
adalah ! nm, 0 nm @jenis %A, dan ",- nm @
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
17/47
11
*ambar #- Susunan Si=/ dalam Silika *el
@8ang, et al, !"1/A
4# Heolite
Heolit adalah bahan adsorben yang sangat berpori, yang termasuk
kelompok silikat alumina# %dsorben ini ditandai dengan struktur pori tiga
dimensi# Struktur kristalogra3i yang sesuai dibentuk oleh kristal @%l=/A
dan @Si=/A# ristal ini adalah konstruksi dasar untuk berbagai Beolit
seperti Beolit % dan >, adsorben yang biasa digunakan dalam penerapan
adsorpsi sistem pendingin# Porositas Beolit antara ",! dan ",.# %da sekitar
/" jenis Beolit alam#
*ambar #2 ristal Cell
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
18/47
12
%dsorbat merupakan substansi yang mampu untuk menempel+melekat
atau teradsorpsi pada permukaan adsorben#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
19/47
13
b# %ir
%ir merupakan re3rigeran yang ideal karena memiliki kalor laten
spesi3ik yang tinggi dan tidak bera4un# %ir dapat digunakan sebagai
pasangan Beolit dan silika gel, tapi tekanan penguapan yang rendah
merupakan keterbatasan air sebagai 3erigeran#
4# %monia
(esarnya panas laten spesi3ik amonia adalah setengah lebih rendah
dari panas laten spesi3ik air, pada temperatur "˚5 dan memiliki tekanan
penguapan yang tinggi# %monia memiliki keuntungan yang ramah
lingkungan dan dapat digunakan sebagai re3rigeran sampai 9/"˚5 dan
dapat dipanaskan sampai !""˚5# %monia memiliki beberapa kerugian
sebagai berikut :
• (era4un, sehingga penggunaannya dibatasi#
• Tidak dapat ditampung pada instalasi yang terbuat dari tembaga atau
4ampurannya#
:)-) Pasangan Adsor"en$Adsor"at
a# arbon %kti39%monia
Menurut penelitian %hmed dan Shehata @!"1!A, karbon akti3 yang
terbuat dari pyroly#ing dan karbonisasi, bahan sumber seperti batu bara,
batu bara muda, kayu, kulit ka4ang dan polimer sintetik, pada suhu tinggi
@-""92""65A# karbon akti3 tersedia dalam berbagai bentuk antara lain
serbuk, mikro berpori, butiran, molekul saringan dan serat karbon#
Umumnya, karbon akti3 dalam bentuk serbuk @1. sampai !. mm partikelA
digunakan untuk adsorpsi 4airan dan granular @butiran diayak dengan
esh dari / sampai !" atau sekitar 0 mm untuk diameter ",2 mmA# serat
karbon akti3 @diameter serat dari - sampai 1.ImA yang dibuat oleh
karbonisasi serat sintetis#
%monia memiliki panas laten yang relati3 tinggi sekitar 10. k< + kg
pada 90" 65 dan jumlah adsorpsi maksimum karbon akti3 adalah ",! g+g#
%monia memiliki kelemahan toksisitas+ra4un dan korosi3# Panas adsorpsi
untuk pasangan karbon9amonia di kisaran !"""9!-"" k
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
20/47
14
sistem karbon akti3 amonia dan mempersingkat 7aktu adsorpsi dan
kemudian S5P @Specific Cooling Power A pada sistem meningkat @8ang,
!"1"A#
Menurut 5hritoph dan Met4al3 @!""/A, meneliti pendingin adsorpsi
menggunakan monolitik pasangan karbon9amonia# asil per4obaan
menunjukkan bah7a maksimum S5P, 5=P " 8+kg dan ",1! @Tamainot,
!""A# Penelitian pasangan karbon9amonia untuk aplikasi adsorpsi
pendinginan# asil simulasi dari ! variasi karbon akti39amonia untuk tiga
siklus @ single bed , double bed , dan jumlah bed yang tak terbatasA#
%dsorben karbon diteliti terutama batok kelapa dan batu bara berdasarkan
tipe dalam berbagai bentuk: monolitik, granular, granular dipadatkan,
serat+ fiber , serat dipadatkan, kain, kain dipadatkan dan bubuk dan
temperatur bervariasi dari 2" 65 sampai !"" 65# Siklus double bed
adsorber yang terbaik per3orma termal berdasarkan densitas daya
diperoleh dengan karbon monolitik, dengan operasi temperatur dari 1""
65, pendinginan yang dihasilkan sekitar M
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
21/47
15
dikendalikan terendah untuk silika gel9air# Suhu diambil dari per4obaan
sekitar .. ˚5# Suhu desorpsi rendah sangat 4o4ok untuk peman3aatan
energi surya# Salah satu kelemahan dari pasangan kerja silika gel9air
adalah kuantitas adsorpsi rendah, yaitu sekitar ",! kg+kg# erugian lain
adalah ketidakmungkinan menghasilkan suhu penguapan di ba7ah " D5
@8ang, et al, !"1/A#
4# Heolit dan %ir
Untuk pasangan kerja Beolit9air, adsorpsi isoter yang datar# Panas
laten air jauh lebih besar dari metanol atau re3rigeran tradisional lainnya
karena suhu desorpsi tinggi# Suhu sistem ini lebih tinggi dari -"65#
%dsorber bisa langsung dipanaskan oleh limbah panas seperti panel surya#
=leh karena itu, sistem Beolit9air lebih sederhana dikendalikan oleh air
panas# Suhu desorpsi lebih tinggi dari !"" 65 tetapi suhu adsorpsi
mungkin lebih rendah dari 2" 65# Tegangan termal dari logam adsorber
akan sulit untuk melepaskan, terutama ketika adsorber tersebut hanya
beralih antara pemanasan dan pendinginan# =leh karena itu, ada biaya
manu3aktur yang lebih tinggi untuk adsorben bed karena risiko kebo4oran
bed#
*ambar #1" Zeolite
@8hite, !"1!A
Sistem Beolit9air hanya 4o4ok untuk %5 karena air tidak dapat
menguap pada suhu di ba7ah "65# Tekanan penguapan rendah dari air
menyebabkan proses adsorpsi lambat, dan suhu desorpsi tinggi
meningkatkan panas yang masuk ke adsorber# =leh karena itu S5P sistem
Beolit air tidak terlalu tinggi# al ini telah menunjukkan bah7a per3orma
perpindahan massa dalam sistem adsorpsi pendingin Beolit9air merupakan
3aktor utama untuk mempengaruhi peningkatan per3orma @8hite, !"1!A#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
22/47
16
d# arbon %kti39Metanol
arbon akti3 dan metanol adalah salah satu dari pasangan kerja yang
paling umum karena besarnya jumlah adsorpsi dan panas adsorpsi rendah,
yaitu sekitar 12""9!""" k
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
23/47
17
*ambar #1! Perbandingan Pasangan erja %dsorpsi
@%hmed, et al, !"1!A
:)9) Prinsip Kerja Sistem Pendingin Adsorpsi Double Bed Adsorber
*ambar #10 Siklus Two Adsorber Bed %5S
@*hose, et al, !"1.A
*ambar di atas menunjukkan ! adsorber %5S# omponen utama dari %5S
terdiri dari adsorber bed , kondensor, katup ekspansi, dan evaporator# Adsorber
Bed pengganti dari kompresor# Sistem pendingin adsorpsi @%5SA didasarkan dua
langkah utama : pemanasan9desorpsi9kondensasi dan pendinginan9adsorpsi9
evaporasi#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
24/47
18
*ambar #1/ Skematik ! Adsorber Bed Sistem %5S
@Shara3ian, !"1/A
)engan menggunakan langkah Adsorption Cooling Syste @%5SA
menghasilkan e3ek pendinginan @Shara3ian, !"1/A# Siklus termodinamika terdiri
dari empat proses sebagai berikut :
1# Isosteric heating @ihA: proses 19!, pasangan adsorben9adsorbat melalui
proses isosteric, menyerap panas sebesar Lih dari sumber panas eksternal#
Pada langkah ini, suhu dan tekanan dari adsorber bed meningkat karena
desorpsi adsorbat dari partikel adsorben# Proses ini berlanjut sampai
tekanan dari adsorber bed men4apai tekanan pada kondensor# Pada saat
ini, pintu masuk katup ke kondensor terbuka#
!# Isobaric desorpsi @ibdA: proses !90, sumber panas eksternal terus
memanaskan adsorber bed @LibdA selama proses desorpsi isobaric dan
adsorbat meninggalkan adsorber bed dan terkondensasi di dalam
kondensor selama proses pendinginan isobarik, uap yang terserap ini
di4airkan dalam kondensor @langkah !90A
0# Isosteric cooling @i4A : setelah pemanasan adsorber bed sampai titik 0 yang
merupakan suhu maksimum pada siklus, katup antara adsorber bed dan
kondensor ditutup dan selama proses pendinginan isosteric @proses 09/A,
adsorben kehilangan panas @Li4A dalam kontak dengan panas yang
meresap# Pada langkah 09/, adsorbat dalam kondensor le7at melalui katup
ekspansi dan masuk ke evaporator#
/# Isobaric adsorption @ibaA, selama proses /91, adsorbat menyerap panas
sebesar Levap dari lingkungan sekitarnya dan dikonversi menjadi uap# Pada
7aktu yang bersamaan, pintu masuk katup ke adsorber bed dibuka dan
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
25/47
19
adsorben mengadsorpsi uap adsorbat selama proses adsorpsi isobarik
@langkah /91A dan melepaskan panas pada @L ibdA#
Sistem ini terdiri dari double bed adsorber* kondensor, evaporator, cooler ,
dan sumber panas# Sumber panas dan katup digunakan untuk memanaskan
adsorpsi bed , dan proses pendinginan dapat di4apai melalui cooler dan katup yang
saling berhubungan# Proses pengendalian pada sistem energi yang digunakan
untuk menggambarkan sistem adsorpsi kontinyu dengan proses pemulihan panas
seperti yang ditunjukkan pada *ambar #1.# Proses untuk kontrol dapat dibagi
menjadi dua bagian# (agian pertama adalah untuk pengendalian proses
pemanasan dan pendinginan, dan bagian lainnya adalah untuk keseimbangan
kapasitas pendinginan pada sistem dan permintaan dari kapasitas pendinginan
eksternal#
*ambar #1. )iagram Sistem Re3rigerasi %dsorpsi
@8ang, et al, !"1/A
(agian pertama dari kontrol, terutama men4akup kontrol pemanasan dan
media pendingin untuk adsorpsi adsorber serta kontrol pada adsorpsi, desorpsi,
dan katup yang berhubungan# Untuk pengoperasian sistem, dalam tujuan untuk
mendinginkan dan memanaskan dua adsorber adsorpsi, masing9masing, serta
mengalihkan sistem untuk kerja se4ara kontinyu, sejumlah katup shut-off
terpasang pada tube) Melalui koordinasi tersebut 'al'e ditutup, pemanasan,
pendinginan, dan proses pemulihan panas dapat dilanjutkan# %da sepuluh katup
untuk pemanasan, pendinginan, dan proses pemulihan panas, dan posisi
pemasangannya di tunjukkan pada gambar #1.#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
26/47
20
*ambar #1 Status erja 1" atup Pengontrol dan )ua %dsorber
@8ang, et al, !"1/A
Tiga kondisi yang bekerja akan di4apai dengan katup ini# Pertama ada
adalah proses yang ditunjukkan pada *ambar #1a, adsorber bed 1 dipanaskan
dan adsorber bed ! didinginkan# Pada gambar #1b, untuk proses kedua,
adsorber bed ! dipanaskan, dan adsorber bed 1 didinginkan# *ambar #14,
proses terakhir adalah proses pemulihan panas antara dua adsorber bed #
ontrol sistem tergantung pada kontrol pemanasan, pendinginan, dan
7aktu pemulihan panas, serta proses adsorpsi dan desorpsi, yang dapat
memastikan keluaran kapasitas pendinginan yang normal# %dsorpsi bed harus
terhubung dengan kondensor ketika dipanaskan, dan harus dihubungkan dengan
evaporator ketika didinginkan# Tetapi pada a7al ketika adsorpsi bed mulai
dipanaskan maka tidak bisa menghubungkan adsorber dan kondensor sampai
tekanan di dalam adsorber men4apai tekanan kondensasi# )emikian pula tidak
dapat terhubung ke adsorber dengan evaporator pada a7al proses pendinginan
sampai tekanan di dalam adsorber menurun sampai tekanan evaporasi# Untuk
sistem dua adsorber empat katup yang diperlukan untuk mengendalikan
pemanasan, pendinginan, desorpsi, dan proses adsorpsi, masing9masing# Posisi
pemasangan empat katup ditunjukkan pada gambar #1.#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
27/47
21
*ambar #1- ondisi erja atup %, (, 5, ) dan %dsorpsi Bed
@8ang, et al, !"1/A
Pada saat katup %, (, 5, ) semua ditutup# etika adsorber 1 dipanaskan
dan desorpsi, adsorber ! didinginkan dan adsorpsi, kondisi katup ditunjukkan
pada gambar #1-a# etika adsorber ! dipanaskan dan didesorpsi, adsorber 1
didinginkan dan diadsorpsi, kondisi katup ditunjukkan pada gambar #1-b# Sistem
kontrol dapat mengontrol adsorpsi bed untuk menghubungkan atau memutuskan
dengan kondensor atau evaporator sesuai dengan status kerja dari adsorpsi bed ,
tekanan dalam adsorber , tekanan kondensasi, dan tekanan evaporasi#
(agian kedua adalah penyesuaian energi pada unit yaitu, untuk
memastikan bah7a beban panas eksternal yang dibutuhkan dan kapasitas
pendinginan dari sistem di4o4okkan# %dsorpsi chiiller kontinyu dengan proses
pemulihan panas sebagai 4ontoh mengontrol suhu air dingin yang dibutuhkan#
Misalnya, laju aliran dari sumber panas perlu dikurangi @misalnya dengan
mengurangi aliran uap atau air panasA ketika suhu keluar dari air dingin di ba7ah
nilai yang diinginkan# Sedangkan laju aliran dari sumber panas perlu ditingkatkan
jika suhu air dingin lebih besar dari nilai yang dibutuhkan#
:)5) Per!it2ngan ;
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
28/47
22
• Qevap=msorbent ∫ adorptiontime (hsat,vapor @T evap−hsat,liquid @T cond)
dω
dt dt
@
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
29/47
23
*ambar #1 '3ek Suhu Inlet %ir Panas
@%lkhair, et al, !"1.A
*ambar #!" Suhu Inlet %ir Pendingin
@%lkhair, et al, !"1.A
*ambar #!" menunjukkan kapasitas pendinginan meningkat karena suhu
air pendingin menurun, hal ini disebabkan bah7a jumlah etanol banyak terserap
dan diserap selama proses adsorpsi dan desorpsi# Untuk nilai 5=P meningkat
karena suhu menurun, men4apai nilai ",.0 pada suhu !/D5# edua e3ek ini harusmengarah pada 5=P optimal# 5=P menurun untuk suhu lebih rendah dari !! D5#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
30/47
24
*ambar #!1 Suhu Masuk %ir yang )idinginkan
@%lkhair, et al, !"1.A
*ambar #!1 menunjukkan pengaruh suhu inlet air yang didinginkan
terhadap kapasitas pendinginan dan 5=P# asil dari pemodelan dan simulasi, nilai
kapasitas pendinginan meningkat disebabkan meningkatnya suhu inlet air yang
didinginkan, men4apai nilai maksimum sekitar ", pada suhu maksimum inlet air
yang didinginkan di mana nilai tertinggi dari kapasitas pendinginan terjadi# al ini
disebabkan ketika meningkatnya suhu air yang didinginkan, 5=P meningkat#
)engan kata lain, tekanan rendah operasi lebih tinggi, dan akibatnya jumlah siklus
etanol meningkat, menyebabkan 5=P dan kapasitas pendinginan yang tinggi#
*ambar #!! menunjukkan pengaruh laju aliran air panas pada kapasitas
pendinginan dan 5=P diperoleh bah7a nilai maksimum untuk kapasitas
pendinginan adalah /,! k8, sedangkan nilai 5=P maksimum adalah ",. tapi
dengan nilai9nilai ini, kapasitas pendinginan tertinggi mengarah ke 5=P terendah#
=leh karena itu, 7ajar nilai optimum untuk kapasitas pendinginan dan 5=P dapat
di4apai pada laju alir air panas ",00 kg+s# (erdasarkan nilai ini, kapasitas pendinginan dan 5=P adalah / k8 dan ",/!#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
31/47
25
*ambar #!! Pengaruh ;aju %liran %ir Panas
@%lkhair, et al, !"1.A
*ambar #!0 menunjukkan pengaruh dari laju aliran air yang didinginkan
terhadap kapasitas pendinginan dan 5=P, kapasitas pendinginan meningkat dari
0,. ke /,. k8 dengan meningkatnya laju aliran dari ",! ke 1,/ kg+s# Peningkatan
laju aliran air yang didinginkan juga meningkatkan nilai 5=P, dalam kisaran
antara ",0 dan ",/# $ilai optimum untuk kapasitas pendinginan dan 5=P dapat
di4apai pada laju aliran 1,/ kg+s#
*ambar #!0 Pengaruh ;aju %liran %ir yang )idinginkan
@%lkhair, et al, !"1.A
Menurut hasil penelitian ?, et al, @!"1/A, dengan melakukan penelitian
,&periental In'estigation of a Double-Bed Adsorption Cooling Syste for
Application in $reen Buildings terdapat beberapa pengaruh temperatur, tekanan,
laju aliran terhadap 5=P dan S5P @Specific Cooling Power A#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
32/47
26
*ambar #!/ Sistem Pendingin %dsorpsi Prototype
@?, et al, !"1/A
1: cooling water tank N !: isotheral water circulator N 0: chilled water tank
@e'aporator AN /: Adsorber 1N .: Adsorber !N : hot water tank N -: condenser N 2:
control syste#
*ambar #!. Pengaruh Suhu )esorpsi terhadap S5P dan 5=P@?, et al, !"1/A
Suhu desorpsi merupakan salah satu 3aktor utama yang mempengaruhi
per3orma sistem pendingin adsorpsi# *ambar #!. menunjukkan pengaruh suhu
desorpsi pada S5P dan 5=P# Se4ara teoritis, 5=P harus meningkat, seiring
dengan suhu desorpsi, untuk suhu tertentu dan setelah itu tetap tidak berubah jika
suhu terus meningkat# Seperti yang ditunjukkan pada *ambar #!0# 5=P
meningkat ketika suhu desorpsi lebih rendah dari -" 6 5, tetapi menurun se4ara
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
33/47
27
signi3ikan untuk suhu desorpsi lebih tinggi dari -" 6 5# &ni dapat dikaitkan dengan
peningkatan panas yang hilang pada suhu desorpsi lebih tinggi# Untuk suhu
desorpsi lebih rendah, panas yang hilang lebih ke4il dibandingkan dengan suhu
desorpsi lebih tinggi# asil dari S5P berada dalam nilai yang baik, dengan
meningkatkan suhu desorpsi dari .. 65 hingga . 65# Sebab uap air diserap lebih
4epat pada suhu desorpsi lebih tinggi, adsorben lebih kering sehingga kekuatan
pendorong untuk adsorpsi lebih tinggi, memungkinkan uap air lebih banyak untuk
teradsorpsi selama proses adsorpsi berikutnya#
*ambar #! Pengaruh 8aktu %dsorpsi+)esorpsi terhadap S5P dan 5=P
@?, et al, !"1/A
*ambar #! menunjukkan pengaruh 7aktu adsorpsi+desorpsi terhadap
S5P dan 5=P per3orma pada sistem pendingin adsorpsi# Suhu desorpsi ditetapkan
2. D5# Untuk S5P diketahui nilai pun4ak antara 1" dan 1. menit dan pada sekitar
1. menit untuk 5=P# Untuk pendeknya 7aktu 3ase adsorpsi+desorpsi, proses
desorpsi belum sempurna menyebabkan pengurangan kapasitas adsorpsi untuk
adsorben silika gel# %kibatnya, S5P dan 5=P rendah pada 7aktu 3ase yang lebih
pendek# Untuk lamanya 3ase 7aktu adsorpsi+desorpsi, S5P menurun karena
penge4ilan yang 4epat pada kapasitas adsorpsi untuk adsorben silika gel selama
beberapa menit terakhir# Singkatnya, 3ase 7aktu adsorpsi+desorpsi untuk sistem
pendingin adsorpsi menggunakan silika gel sebagai adsorben adalah sekitar 1.
menit karena tidak hanya menunjukkan S5P lebih tinggi, tetapi juga 5=P
dimaksimalkan#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
34/47
28
*ambar #!- Pengaruh ;aju %liran Massa %ir terhadap S5P dan 5=P
@?, et al, !"1/A
%ir panas yang digunakan untuk memanaskan adsorben selama proses
desorpsi# Semakin banyak panas yang ditrans3er ke adsorber selama durasi yangsama dengan laju aliran massa air panas yang lebih tinggi, memungkinkan uap air
yang lebih banyak untuk didesorpsi# =leh karena itu, laju aliran massa air panas
yang lebih tinggi harus menghasilkan 5=P yang lebih tinggi dan S5P# Pada hasil
per4obaan 5=P, menurun setelah 2 kg+min dalam hal laju aliran massa air panas
seperti yang ditunjukkan pada gambar #!-# al ini banyak panas yang hilang ke
lingkungan sekitar di ba7ah laju aliran massa air panas yang lebih tinggi#
Pengaruh ini mirip dengan yang disebabkan oleh perubahan suhu desorpsi seperti
yang dibahas sebelumnya# Untuk laju aliran air panas terendah / kg+min, 5=P
menurun, karena adsorber tidak dapat desorpsi se4ara e3ekti3 di ba7ah laju aliran
yang lambat# '3ek pada S5P juga ditunjukkan pada gambar #!-# ampir tidak
ada perubahan dalam S5P dan dapat disimpulkan bah7a laju aliran massa air
panas tidak memiliki e3ek jelas pada S5P# =leh karena itu, agar dapat
mengoptimalkan nilai 5=P, 2 kg+min dipilih sebagai laju aliran massa air panas
untuk sistem pendingin adsorpsi#
*ambar #!2 Pengaruh Suhu Inlet %ir Pendingin pada S5P dan 5=P
@?, et al, !"1/A
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
35/47
29
Suhu inlet air pendingin merupakan salah satu 3aktor yang menentukan
per3orma dari sistem pendingin adsorpsi karena sangat berpengaruh, tidak hanya
proses kondensasi tetapi juga proses adsorpsi# Suhu inlet air pendingin yang tinggi
menghasilkan penyuplaian suhu inlet yang tinggi ke ruang kondensor dan
adsorpsi# %kibatnya, proses per3orma desorpsi dan adsorpsi memburuk, hilangnya
daya pendinginan yang lebih banyak# *ambar #!2 menunjukkan e3ek suhu inlet
air pendingin terhadap S5P dan 5=P# Rendahnya suhu inlet air pendingin,
tingginya S5P dan 5=P sebab lebih banyak uap air diserap oleh adsorben silika
gel pada suhu yang lebih rendah untuk 7aktu siklus tertentu# Untuk menghemat
energi saat menghilangkan panas adsorpsi, menggunakan air pendingin pada suhu
kamar# $amun, karena pengoperasian pompa air, rata9rata suhu inlet air pendingin
!- D5# )alam kondisi ini, nilai S5P masih dapat di4apai sekitar 2 8+kg dengan
5=P sekitar ",0#
*ambar #!, air pendingin digunakan untuk mendinginkan adsorber
selama proses adsorpsi karena adsorpsi dari adsorbat @uap airA menghasilkan
panas# %dsorber juga harus didinginkan setelah proses desorpsi pada suhu yang
tinggi#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
36/47
30
*ambar #0" menunjukkan S5P dan 5=P, variasi yang berbeda pada suhu
inlet air yang didinginkan# edua S5P dan 5=P meningkat dengan meningkatnya
suhu @evaporasiA inlet air yang didinginkan# al ini disebabkan semakin tinggi
suhu @evaporasiA inlet air yang didinginkan, semakin tinggi tekanan evaporasi,
menghasilkan jumlah yang lebih besar uap air yang akan diserap oleh adsorben
silika gel# %kibatnya, S5P dan 5=P meningkat dengan suhu @evaporasiA inlet air
yang didinginkan# Untuk sistem pendingin kompresi uap, suhu inlet air yang
didinginkan adalah sekitar 1/ D5# =leh karena itu, 1/ D5 terpilih sebagai suhu
@evaporasiA inlet air yang didinginkan untuk sistem pendingin adsorpsi#
*ambar #0" Pengaruh Suhu @'vaporasiA Inlet %ir yang )idinginkan
@?, et al, !"1/A
*ambar #01 Pengaruh ;aju %liran Massa %ir )idinginkan pada S5P dan 5=P
@?, et al, !"1/A
*ambar #01 menunjukkan pengaruh laju aliran massa air yang
didinginkan# ;aju aliran meningkat, S5P pertama meningkat dan kemudian
sedikit menurun# Penurunan disebabkan panas yang diperoleh pada laju alir yang
lebih tinggi dari lingkungan sekitarnya# Mengenai 5=P, hampir tidak ada
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
37/47
31
perubahan# Se4ara rin4i, variasi antara ",! dan ",0! disimpulkan bah7a laju
aliran massa air yang didinginkan tidak sangat mempengaruhi 5=P, namun
terdapat nilai pun4ak dari S5P# )isimpulkan, . kg+menit bisa dipilih sebagai laju
aliran massa air yang didinginkan untuk sistem pendingin adsorpsi prototipe
tertentu karena memberikan nilai tertinggi pada S5P#
*ambar #0! menunjukkan pro3il suhu eksperimental dari inlet dan outlet
perpindahan kalor 3luida di lokasi yang berbeda, diperoleh pada kondisi kerja
tertentu# )iketahui suhu outlet air yang didinginkan selalu di ba7ah suhu inlet di
seluruh siklus, menunjukkan bah7a proses pendinginan stabil dan berhasil dalam
menghasilkan e3ek pendinginan# Perbedaan suhu air yang didinginkan adalah
sekitar 65# Untuk kondisi kerja tertentu @suhu desorpsi 2. D5, laju aliran massa
air panas - kg+menit, suhu inlet air pendinginan !- D5, laju aliran massa air
pendinginan 2 kg+menit, laju aliran massa yang didinginkan 1# kg+min, 7aktu
adsorpsi+desorpsi 1. menit, 7aktu pemulihan panas dan massa ." sA, nilai
kapasitas pendinginan eksperimen sekitar ." 8, S5P adalah !,! 8+kg dan
5=P adalah ",!#
*ambar #0! Pro3il 'ksperimen Suhu Perpindahan alor Fluida@?, et al, !"1/A
:),) Sik%2s 3asar Sistem Pendingin Adsorpsi
Skema dasar dari sistem adsorpsi pendingin ditunjukkan pada gambar
#00# Siklus dasar sistem adsorpsi ada adsorber, evaporator, kondensor dan katup
throttle# %dsorber diisi oleh bahan adsorben dan adsorpsi+desorpsi 3luida kerja
@re3rigeranA mengalir disebabkan adanya perbedaan tekanan# %dsorben bed
dipanaskan atau didinginkan sesuai dengan proses yang dilakukan#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
38/47
32
*ambar #00 Scheatic of Basic Adsorption Cycle
@5aglar, !"1!A
• 19! proses pemanasan isosteric: suhu adsorben bed meningkat dari T1 ke
T! oleh pemanasan luar @surya, listrik atau limbah panasA# Adsorber
bertekanan sampai dengan tekanan kondensor tanpa melakukan desorpsi#
• !90 isobarik desorpsi: adsorben bed terus dipanaskan dan proses desorpsi
terjadi pada tekanan konstan# Re3rigeran terkondensasi di kondensor dan
menuju ke evaporator dengan melalui katup throttle#
• 09/ proses pendinginan isosteric: desorpsi berhenti dan adsorben bed
didinginkan dari T0 ke suhu T/ tanpa melakukan adsorpsi# Tekanan di
dalam bed menurun sampai ke tekanan evaporasi akibatnya pendinginanisosteric#
• /91 isobarik adsorpsi: adsorber terus didinginkan dan proses adsorpsi
terjadi pada tekanan konstan# Siklus ini selesai ketika suhu adsorber
menurun ke T1#
*ambar #0/ Basic Adsorption !efrigeration Cycle
@5aglar, !"1!A
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
39/47
33
,) Metodo%ogi
(erdasarkan re'iew working pairs adsorption cooling !"1! dan !"10
pasangan kerja karbon akti39metanol untuk nilai maksimum temperatur evaporasi
sekitar 1. ˚5 dan nilai maksimum 5=P @Coeficient of PerforanceA sekitar ",-2#
*ambar -#1 Temperatur 'vaporasi Pasang erja Sistem Pendingin %sorpsi
@%hmed, et al, !"1!A
*ambar -#! 5=P untuk Pasangan erja Sistem Pendingin %dsorpsi
@%skalany, et al, !"10A
,)*) A%at dan Ba!anSebelum melakukan pengujian pada alat pendingin adsorpsi dengan
double bed aadsorber* perlu disiapkan beberapa peralatan pendukung dan bahan
yang digunakan, yaitu :
) .eater digunakan untuk memanaskan air yang akan disirkulasikan ke
dalam tube yang berada di dalam adsorber untuk proses pre-heating dan
proses desorpsi#
/) Pompa aOuarium untuk mengalirkan air pendingin @!- D5A#
0) Pompa sentri3ugal untuk mengalirkan air panas @" D5A ke adsorber untuk
proses pre-heating dan proses desorpsi#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
40/47
34
1) Pompa vakum untuk menurunkan tekanan pada sistem, mendekati tekanan
9- 4mg# Spesi3ikasi pompa vakum yang digunakan adalah sebagai
berikut :
+odel : E' 12" $
2oltage : !0" E, ."9" B
3ree Air Displaceent : 5FM
4ltiate 2acuu : 1." icron
+otor : 0+/ P
"il Capacity : !." ml
5et %eight : 1/# kg
Partial Pressure : ! Pa
6) 3low eter ber3ungsi untuk mengatur debit air yang masuk#
7) Teperature Controller yang digunakan untuk mengatur temperatur air
yang masuk ke adsorber pada saat proses pre-heating dan proses desorpsi#
8) ompresor yang digunakan untuk mengetes kebo4oran yang terjadi pada
koil dengan 4ara memasukkan tekanan ke dalam koil#
9) Metanol dengan kadar kemurnian 2C yang ber3ungsi sebagai re3rigeran#
:) arbon akti3 yang digunakan terbuat dari batu bara ber3rungsi sebagai
adsorben yang diletakkan di dalam tabung adsorber dan digunakan untuk
menyerap metanol yang di uapkan dari evaporator#
%dapun beberapa alat ukur yang yang diperlukan pada pengujian sistem
pendingin adsorpsi ini, yaitu :
) 2acuu $auge
(er3ungsi mengukur tekanan vakum yang diletakkan selama proses a7al
pengujian dalam pengambilan data#
!# Termokopel
(er3ungsi untuk mengukur temperatur metanol dan air pada masing9
masing komponen#
0# )ata %kusisi
(er3ungsi penghubung termokopel yang dipasang pada sistem pendingin
adsorpsi dengan komputer sehingga data dapat ter4atat se4ara otomatis#
,)+) =akt2 dan Tempat
Proses pengambilan data temperatur dan tekanan pada masing9masing
komponen sistem pendingin adsorpsi dengan double bed adsorber di
;aboratorium onversi 'nergi Teknik Mesin Universitas Riau#
,)-) Metode Pene%itian
Metode penelitian ini menggunakan metode eksperimen# Metode
eksperimen ini dilakukan pada sistem pendingin adsorpsi dengan double bed
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
41/47
35
adsorber dengan karbon akti39metanol sebagai adsorben dan adsorbat untuk
mengetahui variasi 7aktu desorpsi dan variasi laju aliran massa terhadap nilai
5=P# %dapun diagram alir penelitian dalam tugas akhir ini adalah seperti yang di
tunjukkan pada gambar -#1#
*ambar -#0 )iagram %lir Penelitian Tugas %khir
,)9) Pengam"i%an 3ata
)ata yang diambil berupa data kuantitati3 pada beberapa titik di setiap
komponen yeng terukur oleh alat ukur selama 7aktu pengujian#
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
42/47
36
temperatur in dan out air pendingin, dan temperatur air panas# Pemba4aan
temperatur menggunakan termokopel#
Pengambilan data dilakukan dengan ! 4ara yaitu, se4ara otomatis melalui
komputer yang memba4a input data dari data akusisi untuk temperatur dan manual
untuk pemba4aan tekanan pada evaporator, kondensor, adsorber , dan reser'oir #
,)5) Skema Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Double Bed Adsorber
%dapun desain alat uji sistem pendingin dengan double bed adsorber
adalah sebagai berikut :
*ambar -#/ Skema %lat Pengujian Sistem Pendingin %dsorpsi dengan Double
Bed Adsorber
>) 8ad1a% Kegiatan
Tabel 2#1
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
43/47
37
2 Seminar asil ;ab #' T#M UR
Sidang Skripsi ;ab #' T#M UR
?) Bia/a
Tabel #1 (iaya Penelitian Tugas %khir
No Nama A%at82m%a
!Sat2an
Harga Sat2an
@.p
Harga
Tota% @.p
* Adsorber Stainless
Steel 01;
! (uah 1#!."#""",9 !#.""#""",9
+ 'vaporator 1 (uah 1#.""#""",9 1#.""#""",9
- ondesnsor 1 (uah 1#"""#""",9 1#"""#""",9
9 .eater 1 (uah 1#""#""",9 1#""#""",9
5 Pompa Eakum 1 (uah !#"""#""",9 !#"""#""",9
: Pompa Sentri3ugal ! (uah .""#""",9 1#"""#""",9
, Pompa %kuarium ! (uah 1!.#""",9 !."#""",9
> %ater Tank / (uah 1."#""",9 ""#""",9
? !eser'oir 1 (uah .""#""",9 .""#""",9Q
*0 Therocouple (uah /!.#""",9 !#.."#""",9
**Tube Stainless
Steel 0"/0 Meter 0/#""",9 1#!!/#""",9
*+ atup 1/ (uah 12#""",9 !.!#""",9
*- arbon %kti3 1"ilogra
m"#""",9 ""#""",9
*9 Metanol 1! ;iter !.#""",9 0""#""",9
Tota% Pene%itian T2gas Ak!ir1.#2-#""",
9
*0) 3a#tar P2staka
%hmed, $, Shmroukh, %hmed, amBa, , %li, %li, , dan %bel9Rahman# !"10#
%dsorption Re3rigeration 8orking Pairs: The State9o39the9%rt in the
%ppli4ation# International ;ournal of Cheical* +olecular* 5uclear*
+aterials and +etallurgical ,ngineering* Eol# -, $o:11#
%hmed, Salem, Mahmoud, dan Shehata, 'l9adee, %(), %hmed# !"1!# % revie7
Future o3 the %dsorption 8orking Pairs in 5ooling# &nternational
Me4hani4al 'ngineering Sohag University#
%li, , amBa, %hmed, =ok7ara, S, Rahman, %bel, , %li, dan Shmroukh, $,
%hmed# !"1.# 'Kperimental &nvestigation on %dsorption 5apa4ity o3 a
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
44/47
38
Eariety o3 %4tivated 5arbon+Re3rigerant Pairs# International ;ournal of
,ngineering !esearch and applications) &SS$ : !!/29!!#
%lkhair, M, Sulaiman, ?, M, Sopian, , ;im, , 5, Salleh, ', Mat, S, dan Saha, (,
(# !"1.# )esign and Modelling o3 =ne Re3rigeration Ton Solar %ssisted
%dsorption %ir 5onditioning System# ;ournal of Solar ,nergy
,ngineering # Eol : 10-#
%mbarita, $ishio# !""2# Modi3ikasi Mesin Pendingin %dsorpsi pada omponen
ondensor, !eser'oir , atup 'kspansi dan 'vaporator# Skripsi Sarjana
Program Studi Sarjana Teknik Mesin U
%skalany, %, %hmed, Salem, M, &smael, M, &, %li, , , %, Morsy, *, M, dan
Saha, (, (idyut# !"10# %n =vervie7 on %dsorption Pairs 3or 5ooling#
International ;ournal ScienceDirect 1 : ..9.-!#
%stina, Made, &, Purnomo,
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
45/47
39
5hen,
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
46/47
40
Tamainot, Telto# !""# 5arbon %mmonia Pairs 3or %dsorption Re3rigeration
%ppli4ations: &4e Making, %ir 5onditioning and eat Pumping,
International ;ournal of !efrigeration 0!: 1!1!1!!#
8ang, ), 5) !"1"# % Revie7 on %dsorption Re3rigeration Te4hnology and
%dsorption )eterioration in Physi4al %dsorption Systems# !enewable and
Sustainable ,nergy !e'iews 1/ 0//0.0#
8ang, ;, 8# !""# The Per3orman4e o3 T7o %dsorption &4e Making Test Units
Using %4tivated 5arbon and a 5arbon 5omposite as %dsorbents, Carbon
//: !-1!2"#
8ang, RuBhu, 8ang ;i7ei, dan 8u,
8/17/2019 Proposal Skripsi Pipin Azrin,
47/47
41
Mukti @)umai9RiauA
• %lamat Sekarang : Soekarno9atta,