+ All Categories
Home > Documents > Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin ...

Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin ...

Date post: 22-Jan-2017
Category:
Upload: trinhngoc
View: 223 times
Download: 3 times
Share this document with a friend
4
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 KE-13 Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin Martin 1, a* , Romy 2, b , Hariyono 3, c , Ivand Hitingo 4, d 1,2,3,4 Laboratorium Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Riau Kampus Bina Widya km 12,5 Simpang Baru, Pekanbaru, Indonesia a [email protected], b [email protected], c [email protected], d [email protected] Abstrak Sistem Pendingin adsorpsi adalah salah satu alternatif sistem pendingin yang lebih ramah terhadap lingkungan, disamping tidak menyebabkan terjadinya kerusakan lapisan ozon, tidak menyebabkan terjadinya pemanasan global juga mengkonsumsi energi yang tidak terlalu besar dan bahkan dapat menggunakan energi matahari sebagai sumber energinya atau energi dari gas buang motor bakar. Sistem pendingin adsorpsi menggunakan kompresor termik berupa generator adsorber untuk memompa refrigeran yang energinya dapat diperoleh dari energi surya atau panas gas buang, mengingat bahwa generator adsorber dapat bekerja pada rentang temperatur 50 o C 70 o C. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja sistem pendingin adsorpsi single bed adsorber dimana karbon aktif digunakan sebagai adsorber dan methanol sebagai adsorbate pasangannya. Penelitian dilakukan dengan mensuplai air yang dipanaskan pada temperature 90 o C pada proses kondensasi dengan laju aliran air 0,016 kg/s menghasilkan Coefficient of Performance (COP) maksimum adalah 0.099. Kata kunci: Sistem PendinginAdsorpsi, Adsorber, Adsorbate, Coefficient of Performance 1. Pendahuluan Sistem Pendingin adsorpsi adalah salah satu alternatif sistem pendingin yang lebih ramah terhadap lingkungan, disamping tidak menyebabkan terjadinya kerusakan lapisan ozon, tidak menyebabkan terjadinya pemanasan global juga mengkonsumsi energi yang tidak terlalu besar [1]. Sistem pendingin adsorpsi menggunakan kompresor termik berupa generator adsorber untuk memompa refrigeran yang energinya dapat diperoleh dari energi surya atau panas gas buang, mengingat bahwa generator adsorber dapat bekerja pada rentang temperatur 50 o C 70 o C [2]. Penelitian pendingin adsorpsi telah banyak dilakukan oleh para peneliti diantara nya adalah Oertel, K dkk, [3] dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa sistem pendingin adsorpsi yang menggunakan pasangan adsorben-adsorbat silika gel dan methanol unjuk kerjanya (COP) hanya 0,25, Suleiman, dkk [4] melakukan penelitiannya dengan membuat sistem refrigerasi adsorpsi yang menghasilkan temperatur evaporasi 0 o C dan temperatur kondensasi 25 o C menggunakan pemanas dari kolektor solar, Wang [5] melakukan penelitiannya dengan membuat es dan menghasilkan temperatur evaporasi -10,31 o C. Penelitian ini bertujuan mengetahui unjuk kerja sistem pendingin adsorpsi single bed adsorber dimana karbon aktif digunakan sebagai adsorber dan methanol sebagai adsorbate pasangannya. 2. Methodologi Penelitian dilakukan dengan cara eksperimen di Laboratorium Konversi Energy Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Riau. Skema system pendingin adsorpsi dapat dilihat pada gambar 1. 2.1 Bahan Pada penelitian ini material yang digunakan sebagai adsorber adalah karbon aktif dan sebagai adsorbat pasangannya digunakan methanol.
Transcript
Page 1: Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin ...

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-13

Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber

Awaludin Martin1, a*, Romy2, b, Hariyono3, c, Ivand Hitingo4, d

1,2,3,4Laboratorium Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Riau

Kampus Bina Widya km 12,5 Simpang Baru, Pekanbaru, [email protected], b [email protected], [email protected],

[email protected]

AbstrakSistem Pendingin adsorpsi adalah salah satu alternatif sistem pendingin yang lebih ramah terhadaplingkungan, disamping tidak menyebabkan terjadinya kerusakan lapisan ozon, tidak menyebabkanterjadinya pemanasan global juga mengkonsumsi energi yang tidak terlalu besar dan bahkan dapatmenggunakan energi matahari sebagai sumber energinya atau energi dari gas buang motor bakar.Sistem pendingin adsorpsi menggunakan kompresor termik berupa generator adsorber untukmemompa refrigeran yang energinya dapat diperoleh dari energi surya atau panas gas buang,mengingat bahwa generator adsorber dapat bekerja pada rentang temperatur 50oC – 70oC. Penelitianini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja sistem pendingin adsorpsi single bed adsorber dimanakarbon aktif digunakan sebagai adsorber dan methanol sebagai adsorbate pasangannya. Penelitiandilakukan dengan mensuplai air yang dipanaskan pada temperature 90oC pada proses kondensasidengan laju aliran air 0,016 kg/s menghasilkan Coefficient of Performance (COP) maksimumadalah 0.099.

Kata kunci: Sistem PendinginAdsorpsi, Adsorber, Adsorbate, Coefficient of Performance

1. PendahuluanSistem Pendingin adsorpsi adalah salah

satu alternatif sistem pendingin yang lebihramah terhadap lingkungan, disamping tidakmenyebabkan terjadinya kerusakan lapisanozon, tidak menyebabkan terjadinyapemanasan global juga mengkonsumsi energiyang tidak terlalu besar [1].

Sistem pendingin adsorpsi menggunakankompresor termik berupa generator adsorberuntuk memompa refrigeran yang energinyadapat diperoleh dari energi surya atau panasgas buang, mengingat bahwa generatoradsorber dapat bekerja pada rentangtemperatur 50oC – 70oC [2].

Penelitian pendingin adsorpsi telahbanyak dilakukan oleh para peneliti diantaranya adalah Oertel, K dkk, [3] dalampenelitiannya menyimpulkan bahwa sistempendingin adsorpsi yang menggunakanpasangan adsorben-adsorbat silika gel danmethanol unjuk kerjanya (COP) hanya 0,25,Suleiman, dkk [4] melakukan penelitiannyadengan membuat sistem refrigerasi adsorpsi

yang menghasilkan temperatur evaporasi 0oCdan temperatur kondensasi 25oCmenggunakan pemanas dari kolektor solar,Wang [5] melakukan penelitiannya denganmembuat es dan menghasilkan temperaturevaporasi -10,31oC.

Penelitian ini bertujuan mengetahui unjukkerja sistem pendingin adsorpsi single bedadsorber dimana karbon aktif digunakansebagai adsorber dan methanol sebagaiadsorbate pasangannya.

2. Methodologi

Penelitian dilakukan dengan caraeksperimen di Laboratorium Konversi EnergyJurusan Teknik Mesin, Fakultas TeknikUniversitas Riau. Skema system pendinginadsorpsi dapat dilihat pada gambar 1.

2.1 Bahan

Pada penelitian ini material yangdigunakan sebagai adsorber adalah karbonaktif dan sebagai adsorbat pasangannyadigunakan methanol.

Page 2: Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin ...

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-13

2.2 Alat

Adapun sistem pendingin adsorpsi dengansingle bed adsorber dapat dilihat padaGambar 2.

Gambar 1 Skema Sistem Pendingin Adsorpsi

Thermocouple type K digunakan untukmengukur temperatur dimana data akuisisiyang digunakan adalah Advantech Adam4018+. Pompa vakum merk value denganflow rate 9 cubic feet per minute (CFM) dandaya 1 horse power (HP) digunakan untukmemvakum ruang sistem.

Gambar 2 Alat Uji Sistem PendinginAdsorpsi

Gambar 3 memperlihatkan adsorber yangdigunakan, dimana di dalam adsorber karbonaktif diisikan dan alat penukar kalor bentukhelical coil berada diantara karbon aktif.

2.3 Prosedur Pengujian

Pengujian system pendingin adsorpsidilakukan setelah prosedur persiapanpenguajian dilakukan. Adapun prosedurpersiapan meliputi; Proses degasing; adalah proses yang

dilakukan untuk mengeluarkan sisa-sisaair atau gas yang terdapat dalam adsorberdengan cara memanaskan adsorber padatemperatur ±90oC selama60 menit.

Proses vakum; dilakukan setelahtemperatur adsorber mendekatitemperature ruangan, hal ini dilakukankarena system pendingin adsorpsi bekerjapada temperatur vakum.

Proses pengisian methanol; Methanoldimasukkan ke dalam tabung (reservoir)

sebanyak ±2 liter.Gambar 3 Adsorber

Setelah proses persiapan selesai, makapengujian system pendingin adsorpsi dapatdilakukan dengan proedur sebagai berikut:

1. Proses pre-coolingProses ini adalah tahap sebelum adsorpsi.Proses ini dilakukan dengan mengalirkanair temperatur 25oC di adsorber selama30 menit. Tujuan dari proses ini adalahuntuk mencapai temperatur yangsetimbang di dalam adsorber

2. Proses AdsorpsiSetelah 30 menit proses pre-cooling,katup penghubung reservoir keevaporator, katup penghubung evaporatorke adsorber dibuka, kemudian air dalamtangki disirkulasikan ke dalamevaporator, sehingga proses adsorpsidapat terjadi dimana temperatur metanolyang rendah akan menyerap panas airsehingga air dapat turun temperaturnyadan metanol yang menguap yang

F

Page 3: Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin ...

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-13

kemudian terserap dalam adsorben(karbon aktif).

3. Proses Pre-HeatingLangkah awal yang dilakukan padaproses ini adalah dengan memanasakanair mencapai temperatur 95oC. Air panasini kemudian disirkulasikan ke dalamtabung adsorber melalui tube-tube yangada di dalam adsorber dimana semuakatup dalam keadaan tertutup. Prosespre-heating ini dilakukan selama 30menit.

4. Proses DesorpsiDengan adanya proses pemanasan dalamadsorben maka metanol yang ada dalamtabung adsorber berubah menjadi gasdengan tekanan yang lebih tinggidibandingkan dengan bagian yanglainnya. Setelah 30 menit proses pre-heating maka katup penghubung antaraadsorber dan kondensor dibuka, katuppenghubung kondensor dan reservoirjuga dibuka dan proses desorpsi dimulai.Selama proses ini berlangsung,kondensor terus dialiri air dengantemperatur 25oC untuk membantu proseskondensasi pada metanol, begitu jugadengan adsorber tetap dialiri air panas.Proses desorpsi ini divariasikan waktunya yaitu 30 menit, 60 menit dan 90menit.

3. Hasil dan Pembahasan

Pada proses desorpsi atau kondensasi, airdengan temperatur 90oC dialirkan ke alatpenukar kalor agar methanol yang sudahterserap oleh karbon aktif dapat lepas(terregenerasi) dengan mudah. Pada prosesadsorpsi atau evaporasi, air bertemperaturruang dialirkan ke alat penukar kalor untukmenjaga agar methanol dapat tetap terserapoleh karbon aktif selama proses tersebut.Waktu pada proses adsorpsi dan desorpsi divariasikan sampai dengan 90 menit.

Gambar 4 Perbandingan Nilai COPdengan Variasi Waktu Desorpsi

Pada gambar 4 terlihat grafik hubunganantara unjuk kerja system dengan lama nyawaktu proses desorpsi. Pada gambar 4 terlihatbahwa lama nya waktu proses desorpsiberpengaruh terhadap unjuk kerja systemdimana semakin lama proses desorpsi makaunjuk kerja system pendingin juga semakinbaik. Hal tersebut dikarenakan jumlahadsorbat yang terregenerasi atau terlepas dariadsorben semakin besar sehinggamenyebabkan jumlah adsorbat yangterkondensasi juga semakin banyak. Haltersebut akan berpengaruh terhadap prosesselanjutnya yaitu proses adsorpsi, karenajumlah adsorbat yang akan diuapkan jugaakan semakin besar.

Penelitian yang dilakukan menghasilkanCoefficient of Performance (COP) maksimumadalah 0,099 dengan laju aliran air padaevaporator dan kondenser 0,016 kg/s dantemperatur methanol sampai dengan 14,3oCseperti terlihat pada gambar 5.

Page 4: Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber Awaludin ...

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-13

Gambar 5 Perbandingan Nilai COP denganVariasi Laju Aliran Massa

4. Kesimpulan

Penelitian sistem pendingin adsorpsidengan single bed adsorber telah dilakukandan menghasilkan COP maksimum padasistem pendingin sebesar 0,099.

Penelitian dilakukan denganmemvariasikan waktu proses desorpsi selama30 menit, 60 menit dan 90 menit. Variasilainnya adalah dengan memvariasikan lajualiran air yang dialirkan kedalam evaporatoryaitu 0.016 kg/detik, 0,2 kg/detik dan 0,23kg/detik.

Nilai maksimum COP atau unjuk kerjasistem pendingin adsorpsi adalah 0,099dengan mengalirkan air ke evaporator sebesar0,016 kg/detik dan lama nya waktu prosesdesorpsi adalah 90 menit.

5. Daftar Pustaka

[1] Nasruddin,Riki Wendri, Ray Usmar,2006, Perancangan Mesin Pembuat Esdengan Sistem Adsorpsi, SeminarNasional Tahunan Teknik Mesin V,ISBN: 979-97726-8-0, Depok, November2006

[2] Hamamoto Y, Experimental Study onTwo Stage Adsorption Refrigeran System,ISHPC, Shanghai-China, 2002

[3] Oertel, K, M. Fischer, 1998, AdsorptionCooling system for Cold Storage UsingMethanol/Silicagel, Applied ThermalEngineering, No.18, pp. 773-786, 1998

[4]Suleiman, R, Folayan, C, Anafi, F, danKulla, D., Transient Simulation of a FlatPlate Solar Collector Powered AdsorptionRefrigeration System. InternationalJournal of Renewable Energy Research,2012

[5] Wang, R.Z, Study of The Performance ofActived Carbon-Methanol AdsorptionSystem Concerning Heat and MassTransfer, Journal of Applied ThermalEngineering, China, 2003.


Recommended